混合山体和重力长期储能 | 智能能源

发布日期:2019-12-25 10:00
一个由欧洲工程师组成的团队表示,其用于小型电网的山地储能系统将是廉价和环保的。



一个由欧洲科学家组成的团队提议利用山脉来建造一种新型的电池来长期储存能量。
 
 太阳能和风能等能源的间歇性使得它们很难并入电网,因为电网需要稳定的电力供应。为了提供不间断的电力,电网运营商必须储存在阳光明媚或刮风时利用的额外能量,以便在没有太阳或风的情况下进行电力分配。
 
 奥地利国际应用系统分析研究所(International Institute For Applied Systems Analysis)的工程科学家朱利安·亨特(Julian Hunt)表示:“实现100%可再生能源的最大挑战之一是长期储存。”
 
 亨特说,锂离子电池目前主宰了能量存储市场,但这些电池更适合短期存储,因为它们持有的电荷会随着时间的推移而消失。要储存足够的能量几个月或几年将需要很多电池,这太昂贵了,不是一个可行的选择。 
 
 亨特和他的合作者已经设计了一种新的系统来补充锂离子电池的长期储能使用:山地重力储能,简称MGES。与水力发电相似,MGES涉及将物质储存在海拔高度以产生引力能量。当储存的材料下落并转动涡轮机发电时,能量被回收。该小组在11月6日发表在“能源”杂志上的一篇论文中描述了它的系统。
 
 亨特解释说:“我们建议建造一个大的沙子或砾石水库,而不是建造大坝。”MGES的关键在于找到两个海拔高度有适当差异的山顶地点--理想的是1000米。“高度差越大,技术就越便宜,”他表示。
  
 这两个地点看起来都很相似,每个地点都有一个类似矿坑的站来储存沙子或砾石,还有一个加油站就在它的正下方。阀门将材料释放到等待的容器中,然后通过起重机和电动缆线将其运输到上部现场。在那里,沙子或砾石被储存--几周,几个月,甚至几年--直到它准备好可以使用。当物质向山下移动时,储存的重力能被释放并转化为电能。


长时间储存能量是困难的。一位研究人员提出使用一种称为山地重力储能(MGES)的方案作为解决方案。

Hunt说,这个系统非常灵活,因为你可以很容易地改变电缆的速度,增加负载,或者改变船只的数量,以满足不同的能源需求。Hunt声称,MGES比抽水蓄能水电和大坝等传统的长期储存方法更好,因为它对环境的影响很小。“而且,成堆的沙子很便宜,比水还便宜。而且沙子不会蒸发,所以你可以无限期地继续使用它,“他说。
 
 亨特估计,通过这个
人工智能系统储存能源的年度成本将在每兆瓦时(MWh)50美元到100美元之间变化。相比之下,锂离子电池的成本至少要高出10倍。他还说,将材料输送到上部所消耗的能量将被系统产生的重力能量所抵消。
 
 亨特和他的合著者并不是第一个提出使用引力势能作为存储解决方案的人。瑞士初创公司Energy Vault开发了一种“电池”,包括通过一座33层的建筑提升并释放5000块混凝土块;总部位于爱丁堡的Gravitricity公司计划向废弃的矿井下沉;德国Heindl Energy公司希望用水泵提升一个非常大的岩体。但到目前为止,还没有人建议使用山脉。
  
 亨特说,MGES技术将对储能需求较小的电网特别有用。这些典型的微型电网使用不到20兆瓦,或者说为7000个四居室的房屋供电所需的能量。这项技术可能适用于夏威夷的莫洛凯岛、加拉帕戈斯群岛和佛得角等小岛或孤岛,这些岛屿的能源供应成本很高,而且由于旅游业的原因,需求往往是季节性的。
 
 “在这些情况下,它可以成为(化石燃料的)一种可行的替代品,”他说。“它可以在未来成为一件真实的事情。”