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混凝土、岩石…海外新型固体储热技术知多少?

   日期:2020-02-11     来源:CHPLAZA清洁供热平台    浏览:2129    评论:0    
固体储热温度高,储能密度较大,对外输出热能的形式多样,既可以提供最高温度400℃的热风,也能够提供300℃以下的热油,还可以提供高温蒸汽和热水,能够满足工业和民用多个领域的用热需求。

除了常见的镁砖类储热材料外,海外部分厂商还创新性地利用混凝土、岩石、砂砾等材料储热,并取得了一些进展。

混凝土蓄热

★挪威清洁能源技术厂商EnergyNest成立于2011年,致力于通过热电池储热为电力行业以及能源密集型行业的客户带来环境和经济利益。

该公司的热电池技术具有模块化、可扩展等优势,可非常简单,高效和低成本地储存热能,并可针对特定用途灵活设计。

该技术的最大亮点是整个电池均由易获取、可回收且对环境无害的岩土材料制成:钢和混凝土。

其中钢材料用于制作热电池的钢管框架,由该公司与德国跨国建筑材料公Heidelberg Cement合作开发的高性能储热混凝土Heatcrete作为储热介质。

EnergyNest的储热技术可应用于多项能源及工业细分领域,投资回报期一般控制在2~5年内。

★美国Termobuild公司的储热方案则基于其独特的“智能地板”套件,该套件包括空心混凝土板和通风系统。

通风系统可“激活”放置在建筑物墙壁和地板之间的“休眠”混凝土。混凝土板可实现“储热”与“蓄冷”,并根据建筑物的实际需要来释放能量。

其具体工作原理又是怎样的呢?以夏季为例,如果夜间室外温度低于室内,那么通风风扇就会吸入冷空气,并使空气通过空心板循环来为混凝土增压。混凝土则将冷空气贮存起来,并在日间建筑物升温时逐渐将其排出。该方法极大程度地减少了建筑物空调系统的使用。

如果夜间室外温度高于室内,那么系统将停止吸入冷空气,并以再循环模式进入机械冷却状态,来对混凝土地板进行增压。

整个智能地板系统利用夜间低谷电来运行空调系统实现混凝土的“储热”与“蓄冷”,从而有效减少了日间的空调用电量。

岩石蓄热

★丹麦能源公司SEAS-NVE联合丹麦技术大学(DTU)联合建设了一个创新型高温储热测试设施,该设施位于DTU大学Risø校园内。

该研发项目旨在通过将石头加热至600℃的方式来将风力涡轮机或太阳能光伏板产生的多余电能贮存起来。储存在石头中的热能可以根据实际需求释放出来,用以发电或供热。电能→热能的转化则通过泵送热空气的方式实现。

该项目将综合考量各种因素,例如确定使用哪种类型的石材来确保项目的顺利实施。如果测试结果理想,那么该技术的测试规模还将进一步扩大。用于存储热能的石头则会置于地下并被绝缘材料等包围。

★另外,西班牙企业Siemens Gamesa也于去年上半年宣布在德国北部的Hamburg正式投运了用火山石将过剩的电能转化为热能的新型电热储能(ETES)示范项目。该项目设计储存容量为130MWh,并可实现长达两周的能源储存,且几乎不会造成任何能源流损。

这种技术的储热原理与丹麦SEAS-NVE公司试验项目类似,可再生能源产生的多余电能通过电阻加热器和鼓风机把上千吨的火山碎石加热至高达750℃,从而将电能转化为热能;当电网需要储能系统发电时,通过传统的蒸汽轮机就可将储存的热能转化为电能。如果与外界隔离好的话,火山石的热能可以储存几个星期。

Siemens Gamesa建设该试验项目的目的是为电网侧存储能量,并蓄热。下一步,其将在商业项目中使用该技术,并扩大存储容量和功率。

★以色列Brenmiller Energy公司研发的高温储热单元bGen™则采用固态(碎石)材料存储,并结合了三大要素:蓄热,热交换器以及蒸汽发生器。

bGen™是一种经济高效的储热解决方案,储热时长达3个小时以上,且具备低成本、少维护、使用寿命长、便于控制、零碳排放等优点。

热量存储在bGen™模块化子单元中,并且能够吸收多种形式的热或电(使用嵌入式电加热器),并根据需要以过热蒸汽的形式释放,用于发电,饱和蒸汽的生产或工业用水。

沙砾蓄热

美国Echogen Power Systems是一家利用热能进行发电的能源公司,基于现有技术,其正在开发一种新系统,该系统先将电能转化为热能,然后将热能转移到沙砾块或混凝土块中进行储存。

目前该公司已获得300万美元的联邦拨款,用于开发和测试这种方法。该公司认为,该系统的效率虽不如锂离子电池,但由于其采用廉价的材料,因此可以降低长期储能的成本。

钢蓄热

成立于2016年的德国初创公司Lumenion开发出了一种颇具市场竞争力的金属基热电联产储能系统,该系统可通过风力和太阳能发电来实现可调度的电力和热量供应。基于金属的卓越储热特性并利用热电联产原理,Lumenion技术可实现极高的效率(高达95%)。

该系统采用钢金属作为储热介质,并将其加热至650℃的高温来实现热能储存。整个系统的能量充放比为1/5-3/5,具体取决于实际应用的要求。一次时长为8小时的“充电”可提供长达48小时的80-550℃的热能供应。另外,该系统还可满足Power-2-Heat或Power-2-Heat&Power这两种使用方式。

 
 

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