Din it-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija rebħet il-Premju għall-Aħjar Innovazzjoni tal-UE tal-2022, 40 darba orħos mill-batterija tal-jone tal-litju

Ħażna ta 'enerġija termali bl-użu tas-silikon u ferrosilicon bħala l-mezz jista' jaħżen l-enerġija bi spiża ta 'inqas minn 4 euro għal kull kilowatt-siegħa, li hija 100 darba

orħos mill-batterija tal-jone tal-litju fissa attwali.Wara li żżid il-kontenitur u s-saff ta 'insulazzjoni, l-ispiża totali tista' tkun madwar 10 euro għal kull kilowatt-siegħa,

li huwa ferm irħas mill-batterija tal-litju ta '400 ewro kull kilowatt-siegħa.

L-iżvilupp tal-enerġija rinnovabbli, il-bini ta' sistemi tal-enerġija ġodda u l-appoġġ għall-ħażna tal-enerġija huma ostaklu li jrid jingħeleb.

In-natura barra mill-kaxxa tal-elettriku u l-volatilità tal-ġenerazzjoni tal-enerġija rinnovabbli bħall-enerġija fotovoltajka u mir-riħ jagħmlu l-provvista u d-domanda

ta 'l-elettriku kultant ma jaqblux.Fil-preżent, tali regolamentazzjoni tista 'tiġi aġġustata bil-ġenerazzjoni tal-enerġija tal-faħam u tal-gass naturali jew l-idroenerġija biex tinkiseb stabbiltà

u flessibilità tal-poter.Iżda fil-futur, bl-irtirar tal-enerġija fossili u ż-żieda tal-enerġija rinnovabbli, ħażna tal-enerġija irħas u effiċjenti

konfigurazzjoni hija ċ-ċavetta.

It-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija hija prinċipalment maqsuma f'ħażna ta 'enerġija fiżika, ħażna ta' enerġija elettrokimika, ħażna ta 'enerġija termali u ħażna ta' enerġija kimika.

Bħal ħażna ta 'enerġija mekkanika u ħażna ppumpjata jappartjenu għat-teknoloġija tal-ħażna ta' enerġija fiżika.Dan il-metodu tal-ħażna tal-enerġija għandu prezz relattivament baxx u

effiċjenza għolja ta 'konverżjoni, iżda l-proġett huwa relattivament kbir, kostrett mill-lokazzjoni ġeografika, u l-perjodu ta' kostruzzjoni huwa wkoll twil ħafna.Huwa diffiċli li

jadattaw għall-ogħla domanda għat-tqaxxir tal-enerġija rinnovabbli biss permezz ta 'ħażna ppumpjata.

Fil-preżent, il-ħażna tal-enerġija elettrokimika hija popolari, u hija wkoll it-teknoloġija ġdida tal-ħażna tal-enerġija li qed tikber b'rata mgħaġġla fid-dinja.Enerġija elettrokimika

il-ħażna hija bbażata prinċipalment fuq batteriji tal-jone tal-litju.Sal-aħħar tal-2021, il-kapaċità installata kumulattiva tal-ħażna tal-enerġija ġdida fid-dinja qabżet il-25 miljun

kilowatts, li minnhom is-sehem tas-suq tal-batteriji tal-jone tal-litju laħaq id-90%.Dan huwa dovut għall-iżvilupp fuq skala kbira ta 'vetturi elettriċi, li jipprovdi a

xenarju ta 'applikazzjoni kummerċjali fuq skala kbira għall-ħażna ta' enerġija elettrokimika bbażata fuq batteriji tal-jone tal-litju.

Madankollu, it-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija tal-batterija tal-jone tal-litju, bħala tip ta 'batterija tal-karozzi, mhix problema kbira, iżda se jkun hemm ħafna problemi meta niġu għall-

appoġġ għall-ħażna tal-enerġija fit-tul fil-livell tal-grilja.Waħda hija l-problema tas-sigurtà u l-ispiża.Jekk il-batteriji tal-jone tal-litju huma f'munzelli fuq skala kbira, l-ispiża timmultiplika,

u s-sigurtà kkawżata mill-akkumulazzjoni tas-sħana hija wkoll periklu moħbi kbir.L-ieħor huwa li r-riżorsi tal-litju huma limitati ħafna, u l-vetturi elettriċi mhumiex biżżejjed,

u l-ħtieġa għal ħażna ta 'enerġija fit-tul ma tistax tintlaħaq.

Kif issolvi dawn il-problemi realistiċi u urġenti?Issa ħafna xjenzati ffukaw fuq it-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija termali.Saru skoperti fi

teknoloġiji u riċerka rilevanti.

F'Novembru 2022, il-Kummissjoni Ewropea ħabbret il-proġett rebbieħ tal-"Premju tar-Radar tal-Innovazzjoni UE 2022", li fih l-"AMADEUS"

proġett tal-batterija żviluppat mit-tim tal-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Madrid fi Spanja rebaħ il-Premju għall-Aħjar Innovazzjoni tal-UE fl-2022.

"Amadeus" huwa mudell ta 'batterija rivoluzzjonarju.Dan il-proġett, li għandu l-għan li jaħżen ammont kbir ta’ enerġija minn enerġija rinnovabbli, intgħażel mill-Ewropea

Kummissjoni bħala waħda mill-aqwa invenzjonijiet fl-2022.

Din it-tip ta 'batterija ddisinjata mit-tim tax-xjenzat Spanjol jaħżen l-enerġija żejda ġġenerata meta l-enerġija solari jew mir-riħ tkun għolja fil-forma ta' enerġija termali.

Din is-sħana tintuża biex issaħħan materjal (liga tas-silikon hija studjata f'dan il-proġett) għal aktar minn 1000 grad Celsius.Is-sistema fiha kontenitur speċjali bil-

pjanċa fotovoltajka termali tħares 'il ġewwa, li tista' tirrilaxxa parti mill-enerġija maħżuna meta d-domanda tal-enerġija tkun għolja.

Ir-riċerkaturi użaw analoġija biex jispjegaw il-proċess: "Qis li tpoġġi x-xemx f'kaxxa."Il-pjan tagħhom jista’ jirrevoluzzjona l-ħażna tal-enerġija.Għandu potenzjal kbir biex

jintlaħaq dan l-għan u sar fattur ewlieni fl-indirizzar tat-tibdil fil-klima, li jagħmel il-proġett “Amadeus” jispikka minn aktar minn 300 proġett sottomess

u rebaħ il-Premju għall-Aħjar Innovazzjoni tal-UE.

L-organizzatur tal-Premju tar-Radar tal-Innovazzjoni tal-UE spjega: “Il-punt siewi huwa li jipprovdi sistema rħisa li tista’ taħżen ammont kbir ta’ enerġija għal

żmien twil.Għandu densità għolja ta 'enerġija, effiċjenza ġenerali għolja, u juża materjali suffiċjenti u bi prezz baxx.Hija sistema modulari, użata ħafna, u tista 'tipprovdi

sħana nadifa u elettriku fuq talba.”

Allura, kif taħdem din it-teknoloġija?X'inhuma x-xenarji ta' applikazzjoni futuri u l-prospetti ta' kummerċjalizzazzjoni?

Fi kliem sempliċi, din is-sistema tuża l-enerġija żejda ġġenerata minn enerġija rinnovabbli intermittenti (bħal enerġija solari jew enerġija mir-riħ) biex idub metalli rħas,

bħal silikon jew ferrosilicon, u t-temperatura hija ogħla minn 1000 ℃.Liga tas-silikon tista 'taħżen ammont kbir ta' enerġija fil-proċess ta 'fużjoni tagħha.

Dan it-tip ta 'enerġija jissejjaħ "sħana moħbija".Pereżempju, litru silikon (madwar 2.5 kg) jaħżen aktar minn kilowatt-siegħa (1 kilowatt-siegħa) ta 'enerġija fil-forma

ta 'sħana moħbija, li hija eżattament l-enerġija li tinsab f'litru ta' idroġenu bi pressjoni ta '500 bar.Madankollu, b'differenza mill-idroġenu, is-silikon jista 'jinħażen taħt l-atmosfera

pressjoni, li tagħmel is-sistema irħas u aktar sigura.

Iċ-ċavetta tas-sistema hija kif tikkonverti s-sħana maħżuna f'enerġija elettrika.Meta s-silikon jiddewweb f'temperatura ta 'aktar minn 1000 º C, jiddi bħax-xemx.

Għalhekk, ċelloli fotovoltajċi jistgħu jintużaw biex jikkonvertu s-sħana radjanti f'enerġija elettrika.

L-hekk imsejjaħ ġeneratur fotovoltajku termali huwa bħal apparat fotovoltajku minjatura, li jista 'jiġġenera 100 darba aktar enerġija minn impjanti tradizzjonali tal-enerġija solari.

Fi kliem ieħor, jekk metru kwadru ta 'pannelli solari jipproduċi 200 watt, metru kwadru ta' pannelli fotovoltajċi termali jipproduċi 20 kilowatt.U mhux biss

il-qawwa, iżda wkoll l-effiċjenza tal-konverżjoni hija ogħla.L-effiċjenza taċ-ċelloli fotovoltajċi termali hija bejn 30% u 40%, li tiddependi mit-temperatura

tas-sors tas-sħana.B'kuntrast, l-effiċjenza tal-pannelli solari fotovoltajċi kummerċjali hija bejn 15% u 20%.

L-użu ta 'ġeneraturi fotovoltajċi termali minflok magni termali tradizzjonali jevita l-użu ta' partijiet li jiċċaqilqu, fluwidi u skambjaturi tas-sħana kumplessi.B'dan il-mod,

is-sistema kollha tista 'tkun ekonomika, kompatta u bla storbju.

Skont ir-riċerka, iċ-ċelloli fotovoltajċi termali latenti jistgħu jaħżnu ammont kbir ta 'enerġija rinnovabbli residwa.

Alejandro Data, riċerkatur li mexxa l-proġett, qal: “Parti kbira minn dan l-elettriku se jiġi ġġenerat meta jkun hemm eċċess fil-ġenerazzjoni tal-enerġija mir-riħ u mir-riħ,

għalhekk se jinbiegħ bi prezz baxx ħafna fis-suq tal-elettriku.Huwa importanti ħafna li dan l-elettriku żejjed jinħażen f'sistema irħas ħafna.Huwa sinifikanti ħafna li

aħżen l-elettriku żejjed fil-forma ta’ sħana, għax huwa wieħed mill-orħos modi biex taħżen l-enerġija.”

2. Huwa 40 darba orħos mill-batterija tal-jone tal-litju

B'mod partikolari, is-silikon u l-ferrosilicon jistgħu jaħżnu l-enerġija bi spiża ta 'inqas minn 4 euro għal kull kilowatt-siegħa, li hija 100 darba orħos mill-jone tal-litju fiss attwali

batterija.Wara li żżid il-kontenitur u s-saff ta 'insulazzjoni, l-ispiża totali tkun ogħla.Madankollu, skond l-istudju, jekk is-sistema hija kbira biżżejjed, ġeneralment aktar

minn 10 megawatt siegħa, probabbilment se tilħaq l-ispiża ta 'madwar 10 ewro kull kilowatt siegħa, minħabba li l-ispiża ta' insulazzjoni termali se tkun parti żgħira mit-total

l-ispiża tas-sistema.Madankollu, l-ispiża tal-batterija tal-litju hija madwar 400 euro għal kull kilowatt-siegħa.

Problema waħda li tiffaċċja din is-sistema hija li parti żgħira biss mis-sħana maħżuna tiġi kkonvertita lura għall-elettriku.X'inhi l-effiċjenza tal-konverżjoni f'dan il-proċess?Kif

tuża l-enerġija tas-sħana li jifdal hija l-problema ewlenija.

Madankollu, ir-riċerkaturi tat-tim jemmnu li dawn mhumiex problemi.Jekk is-sistema tkun irħas biżżejjed, 30-40% biss tal-enerġija jeħtieġ li tiġi rkuprata fil-forma ta'

elettriku, li jagħmilhom superjuri għal teknoloġiji oħra aktar għaljin, bħal batteriji tal-jone tal-litju.

Barra minn hekk, is-60-70% li jifdal tas-sħana mhux konvertita f'elettriku jistgħu jiġu trasferiti direttament għal bini, fabbriki jew bliet biex jitnaqqas il-faħam u naturali

konsum tal-gass.

Is-sħana tirrappreżenta aktar minn 50% tad-domanda globali għall-enerġija u 40% tal-emissjonijiet globali tad-dijossidu tal-karbonju.B'dan il-mod, il-ħażna tal-enerġija mir-riħ jew fotovoltajka f'moħbi

ċelloli fotovoltajċi termali jistgħu mhux biss jiffrankaw ħafna spejjeż, iżda wkoll jissodisfaw id-domanda tas-sħana enormi tas-suq permezz ta 'riżorsi rinnovabbli.

3. Sfidi u prospetti futuri

It-teknoloġija l-ġdida tal-ħażna termali fotovoltajka termali ddisinjata mit-tim tal-Università tat-Teknoloġija ta 'Madrid, li tuża materjali ta' liga tas-silikon, għandha

vantaġġi fl-ispiża tal-materjal, it-temperatura tal-ħażna termali u l-ħin tal-ħażna tal-enerġija.Is-silikon huwa t-tieni l-aktar element abbundanti fil-qoxra tad-dinja.L-ispiża

kull tunnellata ta 'ramel tas-silika huwa biss 30-50 dollaru, li huwa 1/10 tal-materjal tal-melħ imdewweb.Barra minn hekk, id-differenza fit-temperatura tal-ħażna termali tar-ramel tas-silika

partiċelli hija ħafna ogħla minn dik tal-melħ imdewweb, u t-temperatura operattiva massima tista 'tilħaq aktar minn 1000 ℃.Temperatura operattiva ogħla wkoll

jgħin biex ittejjeb l-effiċjenza ġenerali tal-enerġija tas-sistema tal-ġenerazzjoni tal-enerġija fototermali.

It-tim ta’ Datus mhuwiex l-uniku wieħed li jara l-potenzjal taċ-ċelloli fotovoltajċi termali.Għandhom żewġ rivali qawwija: il-prestiġjuż Massachusetts Institute of

Teknoloġija u l-start-up Kalifornja Antola Energy.Dan tal-aħħar jiffoka fuq ir-riċerka u l-iżvilupp ta 'batteriji kbar użati fl-industrija tqila (kbar

konsumatur tal-fjuwil fossili), u kiseb US $ 50 miljun biex tlesti r-riċerka fi Frar ta 'din is-sena.Il-Fond tal-Enerġija Breakthrough ta’ Bill Gates ipprovda xi wħud

fondi ta' investiment.

Riċerkaturi fl-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Massachusetts qalu li l-mudell taċ-ċelluli fotovoltajċi termali tagħhom kien kapaċi jerġa' juża 40% tal-enerġija użata biex issaħħan

il-materjali interni tal-batterija prototip.Spjegaw: “Dan joħloq triq għal effiċjenza massima u tnaqqis fl-ispiża tal-ħażna tal-enerġija termali,

li jagħmilha possibbli li l-grilja tal-enerġija tiġi dekarbonizzata.”

Il-proġett tal-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Madrid ma kienx kapaċi jkejjel il-persentaġġ ta' enerġija li jista 'jirkupra, iżda huwa superjuri għall-mudell Amerikan

f'aspett wieħed.Alejandro Data, ir-riċerkatur li mexxa l-proġett, spjega: “Sabiex tinkiseb din l-effiċjenza, il-proġett tal-MIT irid jgħolli t-temperatura għal

2400 grad.Il-batterija tagħna taħdem f'1200 grad.F'din it-temperatura, l-effiċjenza se tkun aktar baxxa minn tagħhom, iżda għandna ħafna inqas problemi ta 'insulazzjoni tas-sħana.

Wara kollox, huwa diffiċli ħafna li taħżen materjali f'2400 grad mingħajr ma tikkawża telf ta 'sħana.”

Naturalment, din it-teknoloġija għadha teħtieġ ħafna investiment qabel ma tidħol fis-suq.Il-prototip attwali tal-laboratorju għandu inqas minn 1 kWh ta 'ħażna ta' enerġija

kapaċità, iżda biex tagħmel din it-teknoloġija profittabbli, teħtieġ aktar minn 10 MWh ta 'kapaċità ta' ħażna ta 'enerġija.Għalhekk, l-isfida li jmiss hija li tespandi l-iskala ta

it-teknoloġija u tittestja l-fattibilità tagħha fuq skala kbira.Sabiex jinkiseb dan, riċerkaturi mill-Istitut tat-Teknoloġija ta 'Madrid kienu qed jibnu timijiet

biex tagħmilha possibbli.