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新興儲能技術─盒子裡的太陽

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科技產業資訊室 - 周媛韻 發表於 2018年12月21日

圖、新興儲能技術─盒子裡的太陽

麻省理工學院機械工程系的工程師提出了一個可以儲存可再生能源系統的設計概念,如太陽能及風能。該系統可以依據需求將電力調度至電網中,還能在無論是否大晴天或是風很強的時候全天候為小城市供電。
 
新的儲能系統可以將再生能源所產生過剩的電力儲存在一個白色的熱鑄矽大缸中,並在需要的時候將發光金屬的光轉換回電能。研究人員估計這種系統比被提議作為儲存可再能的能源的鋰離子電池更便宜,且可行性更高。其成本只有抽水蓄能電池的一半,是到目前為止最便宜電網規模的儲能系統。該研究發表在Energy and Environmental Science期刊上。
 
與一般傳統太陽能發電廠利用太陽能電板將光直接轉換為電能不同的是,為了提高可再生能源效率的方法,研究人員設計了類似聚光太陽能(Concentrated solar power),透過大面積的巨大鏡子來講太陽光聚集到中央儲能塔,並將光轉換成熱量,最後再轉換成電能。透過將太陽能儲存在一個裝滿熔鹽溫度為1000華氏(約537.8攝氏)的大缸)。當需要電力的時候,熱熔鹽就會被泵送到熱轉換器,透過熔鹽熱量轉換成蒸氣,隨後經過渦輪機將蒸氣轉換成電能。這種新技術能推動更高溫度的運行,讓使用者可以取得更高效的熱能進而降低成本。
 
由於熔鹽加熱到超過1000華氏時,會腐蝕儲存能量的不鏽鋼容器,因此研究團隊尋找了新的液態金屬介質,地球上最豐富的金屬─矽,其可以在承受超過4000華氏的高溫。透過這種介質製成的新儲存系統具有最高的耐熱性。這種新系統被稱為TEGS-MPV(Thermal Energy Grid Storage-Multi-Junction Photovoltaics),不是使用鏡子及中央儲能塔來集中熱量,而是將任何可再生能源(如陽光及風)所產生的能量透過焦耳加熱轉換成熱能。該系統可以與現有的可再生能源系統(如太陽能電池)配對,以在白天捕獲多餘的電力儲存起來供未來使用。
 
此外,該系統還搭配了一個由石墨製成並填充成液態矽的大型10米寬及高度絕緣儲能缸,並且保持在3500華氏的“低溫”。透過加熱元件的管子將低溫罐連結到第二個“熱罐”中。當來自太陽能電池的電力進入到系統時,這種能量就會在加熱元件中轉化成熱能,並從第一個低溫罐進入到可以儲存4300華氏的高溫罐中。當太陽下山需要電力的時候,熱的液態矽就會被泵送出並經過一排發出光的管子。被稱為多介面的太陽能電池就會將光轉化為電能,以供應到城鎮的電網。這個概念被稱為“sun in the box”。研究人員估計這個儲能系統可以提供約10萬戶家庭可再生能源的電力,且幾乎可以建置在任何地方,有望實現可再生能源為整個電網供電。(960字;圖1)


參考資料:
“Sun in a box” would store renewable energy for the grid. MIT News,2018/12/5
MIT’s ‘Sun in a Box’ Could Solve Our Energy Storage Woes. Extreme Tech,2018/12/10


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