科學(xué)家造出“盒子里的太陽”來儲(chǔ)存可再生能源

來自麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員設(shè)計(jì)出一種新型的可再生能源儲(chǔ)存方法。這一儲(chǔ)存方法在概念上類似于一個(gè)懸掛在天空中為地球提供無限量能源的巨型球，因此人們將這一設(shè)備稱為“盒子里的太陽”。

就像太陽一樣，這個(gè)熱能網(wǎng)格儲(chǔ)存器-多結(jié)光伏設(shè)備(TEGS-MJP)也含有白熱硅，但這個(gè)布滿熔融硅的儲(chǔ)存器不能制造能源。不過，它可以儲(chǔ)存來自太陽能發(fā)電區(qū)和風(fēng)力發(fā)電區(qū)的超額電力。

在需要釋放能量的時(shí)候，光伏管會(huì)捕捉特殊管道在泵送熔融硅時(shí)釋放出來的光能。繼而光能會(huì)被轉(zhuǎn)化為電力，輸入電力網(wǎng)中。

來自麻省理工學(xué)院的研究人員表示，與使用大量的鋰離子電池儲(chǔ)存太陽能和風(fēng)能相比，“盒子里的太陽”系統(tǒng)是效率更高、成本更低的一種電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能技術(shù)。研究人員還強(qiáng)調(diào)，與同等的水力電能儲(chǔ)存設(shè)備相比，這種TEGS-MJP設(shè)備僅消耗50%的成本。

“盒子里的太陽”是聚光太陽能發(fā)電的繼承者

“盒子里的太陽”繼承了其“祖先”——聚光太陽能發(fā)電的“血統(tǒng)”，研究人員試圖從太陽光中獲取更多能量。這個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)借助許多的鏡子來把光線反射至中心結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生電能;而非一排排的太陽能電池板。

這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)吸收光線并將其轉(zhuǎn)化為熱能。它既可以立即把熱能轉(zhuǎn)化為電力，也能將熱能儲(chǔ)存起來、供后期使用。正好熱能比電力更好儲(chǔ)存。

該設(shè)備將熱能保存在內(nèi)含熔融鹽的儲(chǔ)蓄罐內(nèi)。這個(gè)不銹鋼容器的內(nèi)部溫度維持在1000華氏度。在提取內(nèi)存的能源時(shí)，液化鹽會(huì)流過熱能轉(zhuǎn)換器，熱能使水沸騰并轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪，從而產(chǎn)生電力。

聚光太陽能這一概念的缺陷在于它不能在高溫下運(yùn)行，在降低天然氣成本方面仍需進(jìn)一步作斗爭。如果鹽的溫度超過1000華氏度，就會(huì)腐蝕不銹鋼儲(chǔ)蓄罐并引發(fā)事故。

在熔融硅中儲(chǔ)存熱能，將熱能泵出即可產(chǎn)生能量

由Asegun Henry帶領(lǐng)的麻省理工學(xué)院(MIT)研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)尋找能夠在更高溫下儲(chǔ)存熱能、且不會(huì)損壞儲(chǔ)蓄罐的替代介質(zhì)。在確定硅這一物質(zhì)之前，他們曾經(jīng)嘗試過一系列的液體金屬。

眾所周知，硅是用于制作半導(dǎo)體的材料，是地球上儲(chǔ)量最豐富的金屬。硅能夠承受超過4000華氏度的溫度，其耐高溫能力是熔融鹽的4倍。

接下來，研究人員需要一個(gè)能夠承受高溫熔融硅的泵。2018年，Henry的研究團(tuán)隊(duì)宣布他們已經(jīng)成功研發(fā)出世界上最耐熱的泵。

TEGS-MPV這一概念結(jié)合了熔融鹽和高溫泵的優(yōu)點(diǎn)，形成一個(gè)更強(qiáng)大的熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)。它可以儲(chǔ)存任何形式的可再生能源;當(dāng)發(fā)熱材料產(chǎn)生電流時(shí)，它可以產(chǎn)生熱能。

一個(gè)“盒子里的太陽”就能為10萬戶家庭提供電力。據(jù)報(bào)道，這個(gè)設(shè)備可以應(yīng)用于任何地方，包括水源匱乏、靠抽水水力發(fā)電的地區(qū)。