Начиная с первой в Китае пилотной установки « песчаных тепловых батарей », которая осуществила сквозную эксплуатацию всего процесса, и заканчивая реализацией в Финляндии крупнейшего в мире демонстрационного проекта по отоплению батареями на основе песка, эта технология становится новой моделью для перестройки сферы использования и хранения энергии с низкой стоимостью, длительным накоплением энергии, высокой безопасностью и экологичными атрибутами.

Песок, этот, казалось бы, обычный материал, тихо становится новой звездой в области хранения энергии. С начала этого года в стране и за рубежом были запущены демонстрационные или пилотные проекты по аккумуляторам на основе песка с использованием песка в качестве носителя. Это новая технология накопления тепловой энергии, которая использует песок для накопления тепла и выработки электроэнергии, нарушая традиционный технологический маршрут электрохимического накопления энергии и превращая повсеместный песок в надежный « энергетический склад », который может быть использован для центрального отопления и промышленного использования и может значительно сократить выбросы углерода. Начиная с первой в Китае пилотной установки « песчаных тепловых батарей », которая осуществила сквозную эксплуатацию всего процесса, и заканчивая реализацией в Финляндии крупнейшего в мире демонстрационного проекта по отоплению батареями на основе песка, эта технология становится новой моделью для перестройки сферы использования и хранения энергии с низкой стоимостью, длительным накоплением энергии, высокой безопасностью и экологичными атрибутами.

Беспроигрышная новая технология хранения тепловой энергии

По мере расширения масштабов подключения к сети прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как « ветер и пейзаж», накопление энергии, особенно долгосрочное, становится все более необходимым, а накопление тепловой энергии является относительно простым способом накопления энергии.

Всемирный экономический форум отметил, что песочная батарея эквивалентна системе хранения тепловой энергии, которая позволяет хранить чистую энергию в виде тепловой энергии путем выпечения песка до высокой температуры. При крайне низких потерях это тепло может сохраняться тепло в течение нескольких дней или даже месяцев, а при необходимости накопленное тепло может быть использовано непосредственно для отопления или преобразовано обратно в электрическую энергию с помощью турбины для электричества.

"С точки зрения инвестора, технология аккумуляторных батарей на песке обладает огромным потенциалом для участия в рынке резервов электроэнергии и снижения зависимости от одного источника энергии при производстве тепла, а также является отличным примером интеграции энергетического и теплового секторов",-сказал Саули Антилла, инвестиционный директор Nordic Asset Management CapMan Infra.

Американская инновационная технологическая и инжиниринговая сеть Interesting Engineering отметила, что батарея на основе песка является беспроигрышным техническим решением с высокой удельной теплоемкостью, высокой теплопроводностью и отсутствием риска пожара, что привлекло широкое внимание масштаба электросети и применения промышленного теплоснабжения. В настоящее время отрасль нацелена на демонстрационный проект « батарея на основе песка при температуре 1000 градусов Цельсия».

Очевидно, что по сравнению с литий-ионными батареями батареи на основе песка предлагают эффективную и экономически эффективную альтернативу, которая позволяет хранить энергию в течение длительного времени по гораздо более низкой цене и обеспечивает лучшие экологические выгоды.

Во всем мире эта инновационная технология хранения тепловой энергии привлекает широкое внимание, и многие страны инвестируют в пилотные проекты и рассматривают ее как революционный прорыв в области чистой энергии, считая, что она может стать одним из долгосрочных и устойчивых энергетических решений.

Первый китайский проект приземлился во Внутренней

В июле пилотная установка « Песчаная тепловая батарея » мощностью МВтч, совместно разработанная Университетом Цинхуа и Ордосской лабораторией, была реализована на пилотной базе Ордосской лаборатории в промышленном парке Далу в Джунгерци. Это крупный проект « Исследования и разработки ключевых технологий нового высокотемпературного промышленного накопления тепловой энергии » и первый проект отопления аккумулятором на основе песка в Китае.

Эта экспериментальная установка « песчаная тепловая батарея » нагревает частицы песка до 600-1500 градусов Цельсия с помощью электрического нагревателя, плотность накопления энергии составляет от 120 Втч/кг до 450 Втч/кг, эффективность цикла накопления-тепловыделения превышает 90%, можно оплачивать промышленный пар или электрическую энергию по запросу. При этом стоимость среды накопления энергии составляет менее 10 юаней за кВтч, а инвестиционная стоимость системы составляет менее 250 тыс юаней за МВтч.

В экстремальных условиях среда накопления энергии песчаных частиц также может поддерживать высокоэффективную способность преобразования и накопления энергии, эффективность цикла накопления-тепловыделения превышает 90%, кроме того, в течение всего жизненного цикла нет выбросов углерода, что может эффективно преодолеть противоречие между волатильностью и нестабильностью возобновляемых источников энергии и непрерывной стабильностью промышленного потребления энергии, осуществить масштабное потребление возобновляемых источников энергии.

Как стало известно, Внутренняя Монголия Baichuan Light Thermal Technology Co., Ltd. и Ордосская лаборатория подписали контракт о намерениях сотрудничества, чтобы внедрить технологию накопления энергии из песка в очистку сточных вод и другие проекты.

В отрасли отметили, что первая в Китае экспериментальная установка « песчаной тепловой батареи » осуществила сквозную эксплуатацию всего процесса, что заложило прочную основу для последующей системной оптимизации технологических параметров и реализации демонстрационных промышленных проектов класса 100 мегаватт-ч и гигаватт-ч.

Ускорение зарубежных демонстрационных и пилотных

Также в июле финский стартап по высокотемпературным технологиям накопления тепла Polar Night Energy (Polar Night Energy) создал аккумулятор на основе песка для финских предприятий централизованного теплоснабжения в южном финском городе Полнайнен, модель которого представляет собой изолированный силос, вмещающий 2000 тонн раздавленного в песок мыльного камня, рассчитанный на срок службы более 30 лет. Мыльный камень используется в качестве среды накопления тепла, энергоэффективность цикла достигает 80%, максимальная температура накопления тепла составляет 400 градусов Цельсия, от хранения до рекуперации теряется только 10-15% тепла.

Всемирный экономический форум отметил, что проект аккумуляторов на основе песка в Полнайнене является крупнейшим в мире демонстрационным проектом аккумуляторов на основе песка, который может накопить до 100 мегаватт-часов тепловой энергии за один раз и длиться в течение нескольких недель, что может удовлетворить потребности в отоплении почти на неделю во всем городе Полнайнена зимой. После полного ввода в эксплуатацию эквивалентные выбросы углерода из местных систем отопления могут быть сокращены примерно на 160 тонн в год, что поможет сократить выбросы от отопления в регионе почти на 70%.

"Сжигание неустойчиво для климата или окружающей среды, и батареи на основе песка могут помочь смягчить изменение климата", — сказала главный операционный директор Polar Night Energy Лиза Наскали.

В апреле прошлого года Министерство энергетики США объявило о выделении 4 миллионов долларов на пилотный проект Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии в Колорадо по созданию аккумуляторов на основе песка с разрядной емкостью 100 кВт и продолжительностью 10 часов, который планируется запустить в этом году.

По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, пилотный проект, если он достигнет коммерческого масштаба, может генерировать 135 мегаватт электроэнергии в течение пяти дней подряд, то есть поддерживать 95% тепла в течение как минимум пяти дней. Песок нагревается до диапазона около 1100 градусов Цельсия с помощью недорогой возобновляемой электроэнергии. Когда требуется электроэнергия, система посылает горячий песок в теплообменник с помощью силы тяжести, чтобы нагревать рабочую жидкость, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор комбинированного цикла.

Превращение отходов в сокровища и низкая стоимость привлекают внимание

Стоит отметить, что экспериментальная установка « Песчаная тепловая батарея » во Внутренней Монголии является образцом « получения материалов на месте » и « превращения песка в сокровище». С одной стороны, Внутренняя Монголия богата возобновляемыми источниками энергии, а также содержит большое количество твердых отходов, таких как эоловый песок и угольная порода. Экспериментальные испытания успешно проверили целесообразность использования дешевых и легко доступных местных частиц песка в качестве среды накопления энергии, что идеально соответствует обеспеченности ресурсами и потребностям развития западного региона Китая.

Не менее очевидно преимущество в затратах. Стоимость среды накопления энергии пилотной установки « песчаного теплового аккумулятора » составляет менее 10 юаней на кВтч, инвестиционная стоимость системы составляет менее 250 тыс юаней на МВтч. Ожидается, что стоимость песчаных тепловых аккумуляторов снизится до уровня миллиона юаней, если они будут использоваться на станциях накопления энергии мощностью 100 мегаватт.

Мыльный камень, используемый в проекте аккумуляторной батареи на базе Полнайнена, поступает из отходов камина, в основном побочного продукта при изготовлении теплоизоляционных камин. Polar Night Energy заявила, что в будущем она также будет экспериментировать с различными типами песка и других отходов и даже использовать местные материалы для развертывания демонстрационных проектов в большем количестве регионов. В то же время изучается перспектива преобразования накопленной тепловой энергии в электрическую.

Euronews отмечает, что аккумуляторы Polnainenshaki стоят менее 25 долларов за киловатт-час хранения и могут хранить энергию в течение нескольких дней или даже недель. Для сравнения, литий-ионные батареи стоят около 115 долларов за киловатт-час хранения и хранят энергию всего несколько часов.

Пилотный проект по аккумуляторам на основе песка Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США позволяет при нескольких сценариях достичь выравниваемых затрат на накопление энергии в размере 5 центов/кВт/ч.

Таким образом, характеристика батарей на основе песка, которая « превращает отходы в сокровища », не только переопределяет ценность ресурсов, но и дополнительно интерпретирует принципы сокращения, повторного использования и регенерации в экономике замкнутого цикла.