新系统成本是抽水蓄能电站一半
现在【zài】主【zhǔ】流的储能方式是锂离子电池【chí】和抽水【shuǐ】蓄【xù】能【néng】电站。锂离子【zǐ】电池【chí】已经【jīng】被认为是一【yī】种可行但【dàn】昂【áng】贵的储存可再生能【néng】源的方法。抽水蓄能电站【zhàn】则是迄今为止最便宜的电网规模蓄能方式。
麻省理工【gōng】学院的【de】研究者开发的【de】新型储能方式为：将太阳能或风【fēng】能产【chǎn】生【shēng】的多余电力以热能的【de】形【xíng】式储【chǔ】存在白热熔【róng】融硅容器中，然【rán】后在需要时将热能转换成电能。
研究人【rén】员估计，这种系统【tǒng】比【bǐ】锂离子电池要便宜得多，成本大【dà】约是抽水【shuǐ】蓄能电【diàn】站的【de】一半。
“即使我们现在想【xiǎng】以纯粹的【de】可再生能【néng】源为基【jī】础来运行电网【wǎng】，我们【men】也做不到【dào】。因为你需【xū】要用化石燃料涡轮【lún】机来【lái】弥补可【kě】再生能源不能按需分【fèn】配这一事实。”机械工程系副教授阿森格·亨利表【biǎo】示【shì】。“我们正在【zài】开发【fā】一项新技术，如果成功，将解【jiě】决能源和气【qì】候变化中【zhōng】最重要、最关【guān】键的【de】问题，即【jí】能源储存问题。”
硅元素发挥关键作用
这个新的储能系统源于一个项目，在该项目中，研究人员【yuán】寻【xún】找提高集中【zhōng】式【shì】太阳能热发电【diàn】效率的方【fāng】式。与【yǔ】传【chuán】统太阳能发电厂使用太阳能电池板将光转换为【wéi】电能不同，集中式【shì】太【tài】阳能热发电需要大面积的巨型反射镜【jìng】，这些【xiē】反射镜【jìng】将阳光集【jí】中到中央塔上。在那【nà】里，光【guāng】被转化【huà】为热，最终【zhōng】转【zhuǎn】化【huà】为电能。
“技【jì】术【shù】之所以【yǐ】有趣，是因【yīn】为【wéi】一旦你进入了这种【zhǒng】以聚【jù】焦光【guāng】来获得能量的过程，相对于储存电力，你储存【cún】热量将会便宜得多。”亨利说。
集【jí】中式太阳【yáng】能热发【fā】电厂把太阳能储【chǔ】存【cún】在装满熔【róng】融【róng】盐的大罐子里，然【rán】后加热到【dào】1000华氏度左右的高【gāo】温，当需要【yào】电时【shí】，热盐通过热交换器把热量传递到蒸【zhēng】汽中，然后涡轮机把【bǎ】蒸汽【qì】变成电【diàn】力。亨利说：“这种技术已【yǐ】经存在了一【yī】段【duàn】时间，但人们一直认为其成本不会【huì】低到足以与【yǔ】天【tiān】然气相竞争。
因此，如果找到在更高温度下操作的方法，就需【xū】要使【shǐ】用更有【yǒu】效的热机【jī】并降低成本。”然而，如果操作人员将盐加热到【dào】极【jí】高温度【dù】，那【nà】么盐会【huì】腐蚀【shí】储【chǔ】存其【qí】的不锈钢【gāng】罐。
亨利的研究【jiū】小组寻找到了一种除【chú】了【le】盐之外的介质，这种【zhǒng】介质可以【yǐ】在【zài】更高的【de】温度下储【chǔ】存热量。研【yán】究人员【yuán】最初试【shì】验了液态金属，并最终锁【suǒ】定了硅——这种地壳中含量最多的元素，可以承【chéng】受【shòu】超过4000华氏【shì】度的高温【wēn】。
2017年，研究小组开发了一种可以承【chéng】受高温【wēn】的泵，而且可【kě】以通过可再生储存系统来【lái】输送液【yè】态硅，这是【shì】吉尼斯世界【jiè】纪【jì】录中提到的一项壮举【jǔ】。自那次开发以来，该团队一直【zhí】在【zài】设计一个储能【néng】系统，可以集成这样【yàng】一种高【gāo】温泵。
3500~4300华氏度的循环之旅
现在，研究【jiū】人员已经找到【dào】了【le】一种新的【de】可再生能源储【chǔ】存系统的概念，将其【qí】称之为TEGS-MJP，与传统凹面镜或中央塔来集热的方式不【bú】同，他们直接把可再生【shēng】能源【yuán】产【chǎn】生的【de】电【diàn】力(如太阳【yáng】能和风能)转化为热能【néng】——电流通过加热【rè】元件的过程。
该系统可以与现有的可再生能源系统【tǒng】配套【tào】，以【yǐ】捕获白天多余的电力，并【bìng】将其【qí】储存起来【lái】供日后使用。亨利说：“假【jiǎ】设每个【gè】人下班【bān】回家【jiā】，虽然太阳就【jiù】要落山了【le】，但还是【shì】很热，于是需要打开空调【diào】。这时【shí】光伏发电将不会有【yǒu】太多的输出，这时储存【cún】的能量就派【pài】上【shàng】用场了。”这个系统由一个【gè】石墨制成【chéng】的、高【gāo】大的、高度绝缘的、充满液态硅的水箱组【zǔ】成，
水箱【xiāng】宽【kuān】度为10米，最低【dī】温【wēn】度几乎达到3500华氏【shì】度。暴露【lù】在【zài】加热元件中的一排管子【zǐ】将这个“冷水箱”连接到另一个“热水箱【xiāng】”。当城市太阳能产生的电进入【rù】这【zhè】个系统时，这些能量被转换成加热元【yuán】件【jiàn】的热【rè】量【liàng】。同时，液态硅被泵出冷罐，当通过暴露在【zài】加热元件下的排管时，进一步加热【rè】然后进【jìn】入【rù】热罐。在那里【lǐ】，热能被储【chǔ】存在大【dà】约4300华氏度【dù】的高温下。
当【dāng】需要电力【lì】时，炽热的液态【tài】硅被【bèi】泵入罐子中，专【zhuān】门【mén】的太阳能电【diàn】池【chí】(多结光伏)将其能源【yuán】转换为电能输送到电网【wǎng】中。冷却【què】下来的硅可以被泵回冷水【shuǐ】箱，直到下一轮【lún】存储——从而有效地【dì】充当一个大型【xíng】的可充电电池。
亨【hēng】利说：“人们开始称我们的设计为‘盒子里的【de】太【tài】阳’。这是一个很形象【xiàng】的【de】说【shuō】法，它基【jī】本上就是一【yī】个非常强烈【liè】的光源【yuán】，把所有的光【guāng】源都装在一个盒【hé】子里，这个【gè】盒子可【kě】以收集热量。”
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