“盒子里的太阳”将为电网贮存可再生能源？

　　【我国环保在线 技能前沿】麻省理工学院(MIT)的工程师们提出了一种概念规划，用于存储太阳能和风能等可再生动力，并根据需求将这些动力运送回电网。该体系不只可以在太阳升起或风大的时分为一个小城市供电，并且可以全天候供电。新规划将太阳能或风能发生的剩余电能贮存在装有白热熔融硅的大容器中，然后在需求时将发光金属宣布的光转化回电能。研讨人员估量，这种体系将比锂离子电池廉价得多。锂离子电池被以为是一种可行但贵重的贮存可再生动力的办法。
　　估量该体系的本钱大约是抽水蓄能电站的一半，抽水蓄能电站是迄今为止廉价的栅格级储能方法。机械工程系罗伯特·n·诺伊斯(Robert N. Noyce)工作开展副教授阿塞贡·亨利(Asegun Henry)说：即便咱们现在想在可再生动力上运转电网，咱们也做不到，因为你需求化石燃料涡轮机来补偿不能按需分配可再生动力供应的现实。亨利和他的搭档于2018年12月6日在《动力与环境科学》上宣布了他们的规划。
　　记载温度
　　新的存储体系源于一个项目，研讨人员在这个项目中寻觅进步一种可再生动力的功率办法，这种可再生动力被称为会集太阳能。与传统的太阳能发电厂运用太阳能电池板将光直接转化为电能不同，会集式太阳能发电厂需求大面积的巨型镜子，将阳光会集到中心塔上，在那里，光被转化为热能，终转化为电能。技能风趣的原因是，一旦你对光进行聚集来获取热量，你就可以以比贮存电力廉价得多的本钱贮存热量。会集式太阳能发电厂把太阳能贮存在装满熔盐的大罐中，熔盐被加热到华氏1000度左右的高温。当需求电时，热盐经过热交换器被泵入，热交换器将盐的热量转化为蒸汽。然后涡轮机将蒸汽转化为电能，这项技能现已存在一段时间了。
　　麻省理工学院的研讨人员提出了一个可再生存储体系的概念，如图所示，该体系以白热液态硅的方法存储太阳能和风能，贮存在高度绝缘的容器中。但人们一向以为，它的本钱永久不会低到足以与天然气竞赛因而有一种动力要求在更高的温度下运转，这样你就可以运用更的热机，然后降低本钱。但是，假如操作者将盐加热到远远超越当时温度，盐会腐蚀贮存盐的不锈钢罐。所以亨利的团队寻觅一种除了盐以外的介质，它可以在更高的温度下贮存热量。他们初提出了一种液态金属，终选定了硅——地球上储量丰厚的金属，可以接受高达4000华氏度的高温。上一年该团队开发了一种可以接受如此火热的泵，可以经过可再生存储体系泵送液态硅。该泵具有有史以来高的耐热性，这一豪举在《吉尼斯世界纪录大全》中有记载。从那时起，该团队就一向在规划一种能与这种高温泵相结合的储能体系。
　　"盒子里的太阳"
　　现在研讨人员概述了一种新的可再生动力存储体系的概念，他们称之为TEGS-MPV，用于热能网格存储-多结光伏。他们主张将任何可再生动力(如阳光或风能)发生的电能，经过焦耳加热(一种电流经过加热元件的进程)转化为热能，而不是运用镜子和中心塔来会集热量。该体系可以与现有的可再生动力体系(如太阳能电池)配套运用，以便在白日捕获剩余的电力，并贮存起来供今后运用。以亚利桑那州的一个小镇为例，这个小镇的部分电力来自太阳能发电厂。假定每个人下班回家，翻开空调，太阳正在下山，但天仍是热的，到那个时分，光伏发电将不会有太多的输出，所以你有必要贮存一些白日早些时分的能量，比方太阳在正午的时分。
　　剩余的电力可以被运送到咱们在这里创造的存储体系。该体系将由一个由石墨制成的10米宽、高度绝缘的大水箱组成，里边装满液态硅，坚持在近3500华氏度的“低温”。一排管子暴露在加热元件下，然后将这个冷水箱与另一个“热”水箱连接起来。当来自乡镇太阳能电池的电力进入体系时，这些能量转化为加热元件中的热量。与此同时，液态硅从冷罐中被泵出，当它经过暴露在加热元件下的一排管子时，会进一步升温，然后进入热罐中，此刻的热能贮存温度要高得多，约为4300华氏度。
　　当需求电的时分，比方太阳落山后，火热的硅液——热得发白——被泵入一排发射这种光的管中。这种特别的太阳能电池被称为多结光伏电池，然后将这些光转化为电能，可以提供给乡镇的电网。现在现已冷却的硅可以被泵回冷水箱，直到下一轮贮存——有效地作为一个大的可充电电池。人们开端亲热地称号咱们的概念，其间一个姓名是‘盒子里的太阳’，它是在乔治亚理工学院的搭档香农·易(Shannon Yee)创造的。基本上，它是一种十分激烈的光源，被装在一个盒子里，用来吸收热量。
　　一种存储钥匙
　　该体系需求满足厚和巩固的容器来阻隔内部的熔融液体。这种资料的内部热得发白，但你接触到的外部应该是室温。主张这些罐子是用石墨做的，但也有人忧虑，在如此高的温度下，硅会与石墨发生反响，生成碳化硅，然后腐蚀水箱。为了测验这种可能性，研讨小组制作了一个微型石墨罐，并在里边装满了液态硅。当这种液体在3600华氏度下坚持约60分钟时，碳化硅的确构成了，但它没有腐蚀容器，而是构成了一层薄薄的保护层。它粘附在石墨上，构成一层保护层，避免进一步的反响，所以可以用石墨制作这个容器，它不会被硅腐蚀。该小组还找到了一种处理另一个应战的办法:因为该体系的储罐有必要十分大，因而不行能用一片石墨来制作它们。
　　假如它们是由多个部件组成的，则有必要密封，以避免溶化的液体走漏。在他们的论文中，研讨人员证明他们可以经过将石墨片和碳纤维螺栓旋在一起，并用接枝油柔性石墨作为高温密封剂密封，然后避免任何走漏。研讨人员估量，一个单一的存储体系可以使一个具有10万户居民的小城市完全由可再生动力供电。Henry着重该体系的规划在地理上是无限的，这意味着它可以被放置在任何地方，而不论方位的景象怎么。这与抽水蓄能构成鲜明对比，抽水蓄能是现在廉价的蓄能方法，它需求可以包容大瀑布和大坝的方位，以贮存从下落的水中所发生的能量。这在地理上是无限的，并且比抽水水力发电廉价，这是十分令人兴奋，理论上，这是让可再生动力为整个电网供电的要害。
　　博科园-科学科普|研讨/来自：麻省理工学院参阅期刊文献 :《Energy & Environmental Science 》
　　原标题：“盒子里的太阳”将为电网贮存可再生动力？