可再生能源“储存”在哪里?多孔岩石潜力巨大。
大规模储能技术的研究已成为热点。
据外媒消息,英国大部分核电站将于本世纪20年代末退役。日本日立公司近日宣布,由于建设成本上升,将暂停在英国的核电项目。由于减排等因素,英国政府计划在2025年前关闭所有火力发电厂,这将给整个国家的电力供应留下相当大的缺口。
据报道,所谓的多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES)的工作原理是利用可再生能源的动力为产生压缩空气的发动机提供动力,在高压下将空气储存在砂岩孔隙中。在能源短缺的情况下,释放井中的压缩空气为涡轮发电机提供动力,然后将电力输送到电网。
英国科学家这次预测了沿海盐湖含水层多孔岩石的储能潜力,用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石上建造发电厂的电力输出和效率。研究表明,一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量,其往返效率(RT)在42%-67%之间。此外,这种方法地表损失较小,会受到地表或水资源有限地区的青睐,在人口密集、能源需求旺盛的地区,这种技术更具吸引力。
一种潜在可行的季节性存储技术
“建设智能电网和分布式能源系统,储能系统是关键技术之一。迄今为止,大型(500 MW以上)商用电能储存系统主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然可以借助高低落差地形储存大量能量并发电,但受地理条件限制,投资建设周期长,需要发展其他大规模储能技术,特别是跨季节储能技术。”陈永贤指出,多孔岩石分布广泛,这将使PM-CAES技术能够跨季节运行,从而大大加强其应用的普遍性。
根据论文数据,陈永真分析称,英国研究人员利用数学模型评估了这种储能技术的潜力,发现北海的地质结构可以储存能量以满足英国三个月的电力需求,大量富含多孔岩石的近海盐湖含水层靠近风电场,可以产生宝贵的发电和储电协同效应。
这篇论文的作者之一、爱丁堡大学的朱利安·穆利-卡斯蒂略(Julian Mulli-Castillo)指出,这项技术可能会在夏季储存可再生能源发电,并为冬季的用电高峰储备。不过这种方法虽然可行,但是成本比较高。此外,多孔岩石储能技术还存在许多潜在的问题,未来需要更多的研究来改进该技术,以降低成本,提高该技术的应用安全性。
用奇思妙想探索“存储”之路
陈永真指出,事实上,科学家们一直在积极探索“储存”可再生能源的更多可能性,如海水储能、沙漠储能、人造绿叶等。
德国弗劳恩霍夫协会风能与能源系统研究所设计了一个名为StEnSea的新创意,其中储能的主体是多个内径为30米的混凝土空心球,放置在600-800米的深海海底。每个球里都有水轮发电机和水泵。当电网负荷较低,电力冗余时,水泵会抽出海水储能。当电网负荷较高,需要峰值发电时,这些球体的阀门就会打开,让海水涌入带动水轮机发电。
研究人员还借鉴绿叶的智慧,模仿自然界的光合作用,即太阳能转化为化学能,能量以化学键的形式储存,基本实现了碳中和的过程,从而通过一定的反应途径吸收环境中的二氧化碳,达到环保和储能的目的。同时,提高过程中的转化效率和稳定性,形成获取可再生能源的途径。
此外,一些科学家正在尝试泵出沙子来储存能量。沙子通过皮带输送到高仓,高砂对风叶做功,以沙子的形式储存势能,从而提供发电所需的动能。(华凌
张心)