新系统成本是抽水蓄能电站一半
现在【zài】主流的储能方式是【shì】锂【lǐ】离子电池【chí】和【hé】抽水蓄能电站。锂【lǐ】离子【zǐ】电池【chí】已经被认为是一种【zhǒng】可行【háng】但昂贵的储存【cún】可再生能源的方法。抽水蓄能电站则【zé】是迄今为止最便宜的【de】电网规【guī】模蓄能方式【shì】。
麻省理工学院的【de】研究【jiū】者开发的新型储能方式为：将太阳能【néng】或风能产生的【de】多余电力以热【rè】能的【de】形式储【chǔ】存在白热【rè】熔【róng】融硅【guī】容器中，然后在需要时将【jiāng】热能转【zhuǎn】换【huàn】成电能。
研究人员估计，这种系统比【bǐ】锂离子电池【chí】要【yào】便宜得多，成本大约【yuē】是抽水蓄能电【diàn】站的一半【bàn】。
“即使我们【men】现在想以纯粹的【de】可再生【shēng】能源为【wéi】基【jī】础【chǔ】来运【yùn】行电网，我们也做不到。因为你需要用化石燃料涡【wō】轮机来弥补可再生能源不能【néng】按需分【fèn】配这一事实。”机械工程系副教授阿森格【gé】·亨利表【biǎo】示。“我们正在开发一【yī】项新技术【shù】，如【rú】果成功，将解决能源和气候变【biàn】化中【zhōng】最【zuì】重要【yào】、最关键的问【wèn】题，即能源储存问题。”
硅元素发挥关键作用
这个新的储能系统源【yuán】于一个项目，在该【gāi】项目中，研究人【rén】员寻找提高集中式【shì】太【tài】阳能热发电效率的方式。与传统【tǒng】太阳能发电厂使用太阳能电池板将光转换【huàn】为电能不同【tóng】，集中式太阳【yáng】能热发电需要大面积的巨型【xíng】反射镜，这些反射镜将阳【yáng】光【guāng】集中【zhōng】到中央塔上。在那【nà】里，光被转化为【wéi】热，最终转化为电【diàn】能【néng】。
“技术之所【suǒ】以有趣，是因为一旦你进入【rù】了【le】这种以【yǐ】聚焦光来获【huò】得能量【liàng】的过【guò】程【chéng】，相对【duì】于【yú】储【chǔ】存电力，你储存热量将会便宜得多。”亨利说。
集中式太阳能热【rè】发电厂把太【tài】阳能储【chǔ】存在装满熔融【róng】盐的大罐子里，然后加热到【dào】1000华【huá】氏【shì】度左右的高【gāo】温，当需【xū】要电时【shí】，热盐通过热交换器把热量传【chuán】递到蒸汽中【zhōng】，然后涡轮机【jī】把蒸汽变成电力。亨利说：“这种技术已经存在了一段时间，但人【rén】们一直【zhí】认为【wéi】其成本不会低到【dào】足以与【yǔ】天然气相竞【jìng】争。
因【yīn】此，如果找【zhǎo】到在更高温度下操作的【de】方法，就需要使用更【gèng】有效的热机并降低成本。”然而，如果操作【zuò】人员将【jiāng】盐【yán】加热到【dào】极高温【wēn】度【dù】，那么盐会【huì】腐蚀储存其【qí】的不锈钢罐。
亨利的研【yán】究小【xiǎo】组寻找【zhǎo】到【dào】了一种除了盐之【zhī】外的介质【zhì】，这【zhè】种介【jiè】质【zhì】可以在更高的温度下储存热量。研究人员最初试验了液态金属，并最【zuì】终锁定了硅——这【zhè】种地壳中含量最多【duō】的元素，可以承【chéng】受【shòu】超过4000华氏度的高【gāo】温。
2017年【nián】，研究小组开发了【le】一种可以承受高温的【de】泵【bèng】，而且可【kě】以通过可再生储存系【xì】统来输送液【yè】态硅，这是吉尼斯世界纪录中【zhōng】提到的一【yī】项【xiàng】壮举。自那次开【kāi】发以来，该团【tuán】队【duì】一直在【zài】设计一个储能系统【tǒng】，可以集成【chéng】这样一种高温【wēn】泵。
3500~4300华氏度的循环之旅
现在，研究人员【yuán】已经【jīng】找到【dào】了一【yī】种新的可再【zài】生【shēng】能源储存系统【tǒng】的概念，将其称之为TEGS-MJP，与传【chuán】统凹【āo】面镜或【huò】中【zhōng】央【yāng】塔来集热的方式不同，他们直接把可再生【shēng】能源产生的电力(如太【tài】阳【yáng】能和风能)转化为热【rè】能——电流通过加热元件的【de】过程。
该系统可以与现有的【de】可再生【shēng】能源系统配套，以捕【bǔ】获白天多【duō】余的电【diàn】力，并将其【qí】储存起来【lái】供日【rì】后使用。亨利说【shuō】：“假【jiǎ】设每个人【rén】下班回家，虽【suī】然【rán】太阳就要落山了，但还是很热，于【yú】是需要打开空调。这时光伏发电将不会有太多的【de】输出，这时【shí】储存的能量就【jiù】派上用场了。”这个系统【tǒng】由一个石墨【mò】制成的、高大的、高度绝缘的【de】、充满【mǎn】液态硅【guī】的【de】水箱组成，
水【shuǐ】箱【xiāng】宽度为10米，最【zuì】低温度几乎达【dá】到3500华氏度。暴露在加热元件中的一排管【guǎn】子【zǐ】将这个“冷水箱【xiāng】”连接到另一个“热水箱”。当城【chéng】市太阳能【néng】产【chǎn】生的电进入这个系统时，这些【xiē】能量被【bèi】转换成加热元件的热量。同时，液态硅【guī】被泵出冷【lěng】罐，当通【tōng】过暴露在【zài】加热元件下【xià】的【de】排【pái】管时，进一步加热【rè】然后进入【rù】热罐。在那里，热能被储存在大约4300华【huá】氏度的【de】高温【wēn】下。
当需要电力时，炽热的液态【tài】硅【guī】被泵入罐子中，专【zhuān】门【mén】的太阳【yáng】能【néng】电池(多结光伏)将【jiāng】其能源【yuán】转【zhuǎn】换为电能输送到电网中。冷【lěng】却下来的硅可以被泵回冷水箱【xiāng】，直到下【xià】一轮存【cún】储——从【cóng】而有效地【dì】充【chōng】当一个大型的可充电电池。
亨利说：“人【rén】们【men】开始称我们的【de】设【shè】计【jì】为‘盒子里的太阳’。这是一个很形象的说法，它基本上就是一个非常【cháng】强【qiáng】烈的光源，把所有的【de】光源都装在一个盒子里，这个【gè】盒子【zǐ】可以【yǐ】收【shōu】集热量。”
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