根據(jù)《巴黎協(xié)定》的目標(biāo)，本世紀(jì)全球平均氣溫升幅必須控制在1.5攝氏度以內(nèi)。隨著氣候變化、化石燃料價(jià)格迅速上漲，需要各國(guó)大力開發(fā)可再生能源。但風(fēng)能、太陽能等可再生能源一般“靠天吃飯”，具有間歇性的特點(diǎn)，它們無法按需發(fā)電，所以在對(duì)它們加大投資力度的同時(shí)也要做好能源的存儲(chǔ)。從傳統(tǒng)的基于鋰的“超大號(hào)”電池，到液流電池、硅相變電池、熔鹽電池、鐵空氣電池、重力電池、二氧化碳膨脹電池等，為了儲(chǔ)存能量各國(guó)嘗試了各種辦法。
近年來，國(guó)際局勢(shì)的變化帶來的歐洲天然氣價(jià)格飆升，影響了歐洲的能源安全。為應(yīng)對(duì)氣候變化和能源危機(jī)，歐洲各國(guó)也提出了各種不同的儲(chǔ)能方案。
芬蘭：?jiǎn)⒂?ldquo;沙子電池”供熱系統(tǒng)
芬蘭初創(chuàng)公司“極夜能源”和能源公用事業(yè)公司Vatajankoski共同建造了世界上第一個(gè)可由太陽能和風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的“沙子電池”——商用沙基高溫儲(chǔ)熱系統(tǒng)。
沙子經(jīng)久耐用，價(jià)格低廉，是一種非常有效的儲(chǔ)存熱量的介質(zhì)，并且隨著時(shí)間的推移，熱量損失也很少。在“沙子電池”中，寬約4米、高約7米的鋼制集裝箱里有自動(dòng)蓄熱系統(tǒng)，裝著約100噸沙子。
那么，“沙子電池”是如何工作的呢?每當(dāng)太陽能和風(fēng)能過剩時(shí)，“沙子電池”就會(huì)利用這些能量加熱電阻使沙子溫度達(dá)到500攝氏度。這會(huì)產(chǎn)生熱空氣，熱空氣通過熱交換器在沙子中循環(huán)。
開發(fā)人員表示，他們的設(shè)備可讓沙子在500—600攝氏度的溫度下儲(chǔ)存大量熱量，并保持?jǐn)?shù)月。這一儲(chǔ)熱系統(tǒng)最多可釋放100千瓦的熱電，儲(chǔ)能容量為8兆瓦。它可在芬蘭漫長(zhǎng)的冬天提供能源，使住宅、辦公室、工廠甚至當(dāng)?shù)氐挠斡境囟急３譁嘏?/p>
德國(guó)：準(zhǔn)備巨型供暖“熱水瓶”
為了擺脫對(duì)外來能源的依賴，德國(guó)柏林準(zhǔn)備了巨大的“熱水瓶”，今年冬天幫助民眾取暖。
這個(gè)巨大的“熱水瓶”實(shí)際是一個(gè)熱水塔，它儲(chǔ)存的不是電力，而是熱能。負(fù)責(zé)建造這座熱水塔的瑞典大瀑布電力公司表示，這一熱能儲(chǔ)存設(shè)施高45米，可容納5600萬升的熱水。其采用的巨大隔熱水箱可讓水保持長(zhǎng)達(dá)13個(gè)小時(shí)的高溫。
這個(gè)“熱水瓶”能將可再生能源產(chǎn)生的多余熱量轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行存儲(chǔ)，并根據(jù)需要釋放能量，從而緩解可再生能源供應(yīng)波動(dòng)的問題。
這座耗資5000萬歐元的設(shè)施，熱容量達(dá)200兆瓦，其儲(chǔ)存的熱能能不間斷地讓大量的水保持在接近沸騰的溫度，這足以滿足柏林夏季大部分的熱水需求或冬季所需熱水量10%左右的需求。
“這是一個(gè)巨大的‘熱水瓶’，當(dāng)我們不需要它的時(shí)候儲(chǔ)存熱量，在需要時(shí)釋放熱量。”大瀑布電力公司德國(guó)供熱部門負(fù)責(zé)人坦賈·維爾戈斯表示，“熱水瓶”可以利用并保存其他熱源，例如從工業(yè)生產(chǎn)中的高溫廢水中提取并保存熱能。
柏林最高氣候官員貝蒂娜·賈拉施表示，由于地理位置的原因，柏林地區(qū)比德國(guó)其他地區(qū)更依賴外來的化石燃料。國(guó)際局勢(shì)和能源危機(jī)使得他們需要加快建設(shè)這樣的蓄熱系統(tǒng)。
挪威：建造混凝土基商用“熱電池”
隨著電動(dòng)汽車電池和儲(chǔ)能電池需求的增加，專家預(yù)計(jì)，到2030年，歐盟對(duì)鋰的需求量將是2020年的18倍，鈷的需求量將是5倍。到2050年，歐盟對(duì)鋰的需求量將是2020年的60倍，鈷的需求量將是15倍。但今天歐洲只在葡萄牙有一個(gè)鋰礦。與此同時(shí)，鈷供應(yīng)高度集中在少數(shù)幾個(gè)市場(chǎng)，剛果民主共和國(guó)擁有全球一半以上的鈷儲(chǔ)量，澳大利亞則擁有20%的鈷儲(chǔ)量。解決供應(yīng)鏈問題是歐洲能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
挪威熱儲(chǔ)能技術(shù)廠商EnergyNest成立于2011年。其開發(fā)了一種“熱電池”以支持工業(yè)過程中的脫碳，該“熱電池”是一種基于混凝土的儲(chǔ)熱系統(tǒng)。“熱電池”的產(chǎn)品名稱為Heatcrete，主要通過采用特殊配方的混凝土來存儲(chǔ)熱量，該公司聲稱，這種混凝土材料的成本非常低，且可無害化回收。EnergyNest官網(wǎng)介紹，該材料可持續(xù)使用30年到50年而不會(huì)降解。
高溫傳熱流體(HTF)可通過鋼管注入“熱電池”加熱混凝土，然后隨著“電池”放電，冷的HTF流入“電池”單元的底部，熱量從頂部流出。
“熱電池”采用模塊化設(shè)計(jì)，安裝在約6米長(zhǎng)的模塊化鋼管中，系統(tǒng)既經(jīng)濟(jì)又緊湊，能量密度高，熱量損失少，容量可從兆瓦時(shí)擴(kuò)展到吉瓦時(shí)。
2016年，該儲(chǔ)熱系統(tǒng)在阿布扎比馬斯達(dá)研究所的太陽能熱發(fā)電平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)首次示范應(yīng)用。2021年，EnergyNest獲得基礎(chǔ)設(shè)施股權(quán)投資商1.1億歐元的投資。
目前，該公司正在意大利西西里島建造第一個(gè)商業(yè)“熱電池”。德國(guó)《商報(bào)》報(bào)道稱，該公司的“熱電池”對(duì)于該行業(yè)擺脫天然氣以及整體脫碳或具有決定性意義。
評(píng)論