沙子储能电站,是什么样的?
你在夏日暴晒过的沙滩上赤脚走过吗?沙子吸收太阳的热量,变得灼热。
芬兰一家初创公司Polar Night Energy(PNE)以此为灵感,开发出一种“新型储能”技术——沙子储能。今年5月,PNE公司在芬兰西南部坎康佩的一个发电厂内建成世界首座商用沙子储能电站。
这是一种热储能技术,通过给沙罐加热来储存电力。
系统由一个巨大的绝缘钢筒组成,可容纳约100吨建筑用沙。来自可再生能源的电力将沙子加热至500摄氏度,并产生热空气,在筒仓内循环。该系统可在缺乏阳光、气温下降,或在冬季能源价格过高之时,作为周边区域的供暖系统。
沙子储能电池,使用“电阻加热”工作原理,即以来自可再生能源的电力加热电阻元件,振动元件内部的粒子,使其升温。这些电阻元件可以将沙子加热到500摄氏度以上,进而加热空气,使热空气通过装满沙子的储热容器,并通过一系列管道进行循环,将热能可储存数月,实现按需转化。
当电力需求较高而供应不足时,沙电池系统可以将热空气排出到热交换器中,在那里加热水。从沙电池储热系统出来的热水,被混合到街区的供暖系统中,通过水循环为周边提供热能。坎康佩的示范项目,可提供约200千瓦的加热电力,为周边3.5万居民的建筑供暖。
可再生能源具有间歇性、波动性的特性,这意味着,在可在再能源供应不足时,仍必须由化石燃料来弥补。就芬兰当地而言,由于其最近正在申请加入北约,芬兰主要电力来源俄罗斯,目前俄罗斯已停止了对其天然气和电力的供应,这让芬兰能源自给问题更加紧迫。芬兰的冬天一般从11月至4月,持续约200天,温度会降至零下45摄氏度,居民供暖是主要的能耗。
这种储热电池为工业、周边居民区提供了一种低成本的供暖方式(效率高、能量密度高、原材料来源广泛),储能容量大,可实现低成本储存几十吉瓦时的能量,而且系统不会随着时间的推移而显著衰减。
据坎康佩示范项目的公开数据,加热功率在100kW,容量是8MWh,沙子可以几乎毫无损耗地保持来自电力转化而成的热能,效率高达99%,系统储存热能周期可从数小时至数月。
目前,这种沙子储能电池用来发电的话,效率会下降,也就是说目前还仅能用于供热,不能像其他新型储能技术一样实现储电、发电。但PNE公司的团队正在考虑如何延伸沙电池的应用,利用其实现供热与发电。
沙子储能属于热储能技术,目前相对成熟的热储能是光热型熔盐储能,电能转换效率达85%以上。
你看好这种新型热储能技术——沙子储能吗?