新型低成本儲能技術——熱儲能,解決電儲能成本高難題

2022年08月17日19:16:04 科學 1950

隨着我們的社會繼續電氣化,對電池存儲能量的需求將是巨大的。在可預見的未來,鋰離子電池作為主要的儲電載體,一個關鍵的制約因素是原材料的供應有限,包括鋰、鈷和鎳,這些當今鋰電池的基本成分。鋰電池目前在原材料供應方面面臨巨大壓力。這就需要替代儲電這種形式的新型能源存儲技術——相變儲能蓄熱技術。

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蓄熱儲能可以是一種可行的、可持續的、具有成本效益的替代其他形式的能源儲存形式。蓄熱儲能可以在一定規模上進行部署,包括在單獨的建築物中——比如在你的家中、辦公室或工廠——或者在社區級別。雖然最常見的熱能形式是使用裝有熱水或冷水的大水箱,但還有其他類型的所謂「顯熱存儲」,如使用沙子或岩石來存儲熱能。然而,這些方法需要大量的空間,這限制了它們對住宅的適用性。

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從液體變成固體,放出熱量

從固體變成液體,吸收熱量

為了克服這個限制,科學家們開發了高科技材料來儲存熱能。例如,相變儲熱材料在相變時吸收和釋放能量,比如從液體到固體再回到液體。相變材料有許多潛在的應用,包括電池的熱管理(防止他們太熱或太冷),先進的紡織品(衣服可以自動保溫或者變得涼爽),和乾式冷卻電廠(節約用水)。

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在建築中,相變材料可以添加到牆壁上,充當建築的熱電池。當環境溫度上升到材料熔點以上時,材料發生相變並吸收熱量,從而使建築降溫。相反,當溫度降至熔點以下時,材料會發生相變並釋放熱量。然而,相變材料的一個問題是,它們通常只能在一個溫度範圍內工作。這意味着夏季和冬季將需要兩種不同的材料,這增加了成本。天帥智能科技股份有限公司着手解決這個問題,並實現了所謂的動態溫度可調性。

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在天帥智能科技股份有限公司的全力科研攻關下,研究人員首次實現了相變儲熱材料的動態可調性。他們的突破性方法使用了離子和一種獨特的相變儲熱材料,這種材料將蓄熱儲能和電能儲存結合在一起,所以它可以儲存和供應熱量和電能。

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公司應用能源材料小組組長表示,這項新技術確實是獨一無二的,因為它將熱能和電能結合到一個設備中。它的功能就像一個熱電電池。此外,由於能夠根據不同的環境溫度調整材料的熔點,這種能力增加了熱存儲潛力。這將大大提高相變材料的利用率。從更宏觀的角度來看,這有助於降低儲能成本,因為現在同樣的材料可以全年使用,而不是只能用半年。在大規模的建築建設中,這種熱電儲能結合的能力將允許這種材料存儲現場太陽能或風能產生的多餘電力,以滿足熱(加熱和冷卻)和電力需求。

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比較儲電與儲熱的成本

儲熱具有低成本、長壽命的優勢

這個框架為人們提供了一種理解能量存儲成本的簡易方法。該框架由國家可再生能源實驗室的研究人員共同開發,考慮了生命周期成本。例如,儲熱系統安裝的資金成本較低,儲熱系統的壽命通常為20年,而電池通常需要在8年後就要更換。

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一罐熱水能夠成為電池嗎?是的!如果電池是一種儲存能量的設備,那麼儲存熱水(或冷水)來為建築供暖(或為空調)提供動力是一種不同類型的能量儲存方式。這種被稱為蓄熱儲能的技術已經存在很長時間了,但經常被忽視。現在,天帥智能科技股份有限公司研發實驗室的工程師們正齊心協力,將蓄熱儲能提升到一個新的水平。

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為了克服傳統水基蓄熱儲能的一些局限性,天帥智能科技股份有限公司研發實驗室的工程師們正在研究開發下一代材料和系統,用於加熱(或冷卻)介質。他們還創建了一個分析成本的框架,以及一個比較節省成本的儲熱新材料,並利用材料的新特性,在今年天帥智能科技股份有限公司發佈的可以大規模量產,並成功商用「相變儲熱」供暖(供熱)設備,並可以與光伏、光熱、風電、地熱、空氣源熱泵等可再生能源組成複合供暖(供熱)系統,進一步提高了供暖(供熱)效率,降低了供暖(供熱)系統的運行成本,實現了低成本清潔供暖。

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天帥智能科技股份有限公司的科研人員開拓了蓄熱儲能領域的重要進展,公司全新研發的相變儲熱技術在全國各地大規模應用,天帥智能科技股份有限公司在供暖(供熱)行業市場份額不斷擴大,公司商業版圖逐漸發展壯大,在公司自身大步發展的同時,也幫助各地區域獨家代理經銷商積極開拓當地市場,代理經銷商的效益大幅提高。

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天帥智能科技股份有限公司在與合作夥伴共同攜手獲得財富的同時,也為我國碳中和碳減排事業做出了重大貢獻,實現社會效益與商業利益雙豐收。為用戶節省取暖費用的同時,保護社會環境,促進經濟生態雙雙可持續發展,讓祖國的綠水青山變成金山銀山。

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