Diese Energiespeichertechnologie wurde mit dem EU Best Innovation Award 2022 ausgezeichnet und ist 40-mal günstiger als Lithium-Ionen-Batterien

Die thermische Energiespeicherung mit Silizium und Ferrosilicium als Medium kann Energie zu Kosten von weniger als 4 Euro pro Kilowattstunde speichern, was dem 100-fachen entspricht

günstiger als der aktuelle fest eingebaute Lithium-Ionen-Akku.Nach Hinzufügung von Behälter und Dämmschicht können die Gesamtkosten etwa 10 Euro pro Kilowattstunde betragen.

Das ist viel günstiger als die Lithiumbatterie mit 400 Euro pro Kilowattstunde.

Die Entwicklung erneuerbarer Energien, der Bau neuer Energiesysteme und die Unterstützung der Energiespeicherung stellen Hürden dar, die überwunden werden müssen.

Der unkonventionelle Charakter von Strom und die Volatilität der Erzeugung erneuerbarer Energien wie Photovoltaik und Windkraft bestimmen Angebot und Nachfrage

Strommenge stimmt manchmal nicht überein.Derzeit kann eine solche Regulierung durch die Stromerzeugung aus Kohle und Erdgas oder durch Wasserkraft angepasst werden, um Stabilität zu erreichen

und Flexibilität der Macht.Aber in Zukunft wird es mit dem Rückzug fossiler Energie und der Zunahme erneuerbarer Energien eine kostengünstige und effiziente Energiespeicherung geben

Konfiguration ist der Schlüssel.

Die Energiespeichertechnologie wird hauptsächlich in physikalische Energiespeicherung, elektrochemische Energiespeicherung, thermische Energiespeicherung und chemische Energiespeicherung unterteilt.

Zu den physikalischen Energiespeichertechnologien gehören beispielsweise mechanische Energiespeicher und Pumpspeicher.Diese Energiespeichermethode ist relativ kostengünstig und kostengünstig

Hohe Umwandlungseffizienz, aber das Projekt ist relativ groß, durch die geografische Lage eingeschränkt und die Bauzeit ist auch sehr lang.Es ist schwierig zu

Anpassung an den Spitzenbedarf erneuerbarer Energien nur durch Pumpspeicherung.

Derzeit erfreut sich die elektrochemische Energiespeicherung großer Beliebtheit und ist gleichzeitig die am schnellsten wachsende neue Energiespeichertechnologie der Welt.Elektrochemische Energie

Die Speicherung erfolgt überwiegend auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien.Bis Ende 2021 hat die kumulierte installierte Kapazität neuer Energiespeicher weltweit 25 Millionen überschritten

Kilowatt, wovon der Marktanteil von Lithium-Ionen-Batterien 90 % erreicht hat.Dies ist auf die groß angelegte Entwicklung von Elektrofahrzeugen zurückzuführen, die eine

großtechnisches kommerzielles Anwendungsszenario für elektrochemische Energiespeicher auf Basis von Lithium-Ionen-Batterien.

Allerdings stellt die Energiespeichertechnologie von Lithium-Ionen-Batterien als eine Art Autobatterie kein großes Problem dar, aber es wird viele Probleme geben, wenn es darum geht

Unterstützung der langfristigen Energiespeicherung auf Netzebene.Das eine ist das Problem der Sicherheit und der Kosten.Wenn Lithium-Ionen-Batterien in großem Maßstab gestapelt werden, vervielfachen sich die Kosten.

Und auch die Sicherheit durch Hitzestau birgt eine große versteckte Gefahr.Das andere ist, dass die Lithiumressourcen sehr begrenzt sind und Elektrofahrzeuge nicht ausreichen.

und der Bedarf an langfristiger Energiespeicherung kann nicht gedeckt werden.

Wie können diese realistischen und dringenden Probleme gelöst werden?Mittlerweile haben sich viele Wissenschaftler auf die thermische Energiespeichertechnologie konzentriert.Es wurden Durchbrüche erzielt

relevante Technologien und Forschung.

Im November 2022 gab die Europäische Kommission das preisgekrönte Projekt des „EU 2022 Innovation Radar Award“ bekannt, bei dem das „AMADEUS“

Das vom Team des Madrid Institute of Technology in Spanien entwickelte Batterieprojekt gewann 2022 den EU Best Innovation Award.

„Amadeus“ ist ein revolutionäres Batteriemodell.Dieses Projekt, das darauf abzielt, eine große Menge an Energie aus erneuerbaren Energien zu speichern, wurde von der Europäischen Kommission ausgewählt

Kommission als eine der besten Erfindungen im Jahr 2022.

Diese Art von Batterie, die das spanische Wissenschaftlerteam entwickelt hat, speichert die überschüssige Energie, die bei hoher Sonnen- oder Windenergie entsteht, in Form von Wärmeenergie.

Diese Wärme wird genutzt, um ein Material (in diesem Projekt wird eine Siliziumlegierung untersucht) auf über 1000 Grad Celsius zu erhitzen.Das System enthält einen speziellen Behälter mit dem

nach innen gerichtete thermische Photovoltaikplatte, die bei hohem Strombedarf einen Teil der gespeicherten Energie abgeben kann.

Die Forscher erklärten den Vorgang mit einem Vergleich: „Es ist, als würde man die Sonne in eine Kiste stecken.“Ihr Plan könnte die Energiespeicherung revolutionieren.Es hat großes Potenzial dazu

hat dieses Ziel erreicht und ist zu einem Schlüsselfaktor im Kampf gegen den Klimawandel geworden, wodurch sich das Projekt „Amadeus“ unter den über 300 eingereichten Projekten hervorhebt

und gewann den EU Best Innovation Award.

Der Organisator des EU Innovation Radar Award erklärte: „Der Wert besteht darin, dass es sich um ein kostengünstiges System handelt, das eine große Menge Energie für einen Zeitraum speichern kann.“

lange Zeit.Es verfügt über eine hohe Energiedichte, einen hohen Gesamtwirkungsgrad und verwendet ausreichend und kostengünstige Materialien.Es ist ein modulares System, das weit verbreitet ist und Folgendes bieten kann

saubere Wärme und Strom auf Abruf.“

Wie funktioniert diese Technologie?Wie sind die zukünftigen Anwendungsszenarien und Kommerzialisierungsaussichten?

Vereinfacht ausgedrückt nutzt dieses System den überschüssigen Strom, der durch intermittierende erneuerbare Energie (wie Solarenergie oder Windenergie) erzeugt wird, um billige Metalle zu schmelzen.

B. Silizium oder Ferrosilizium, und die Temperatur ist höher als 1000 ℃.Siliziumlegierungen können bei ihrem Fusionsprozess eine große Menge Energie speichern.

Diese Art von Energie wird „latente Wärme“ genannt.Beispielsweise speichert ein Liter Silizium (ca. 2,5 kg) mehr als 1 Kilowattstunde (1 Kilowattstunde) Energie in Form

an latenter Wärme, die genau der Energie entspricht, die in einem Liter Wasserstoff bei 500 bar Druck enthalten ist.Allerdings kann Silizium im Gegensatz zu Wasserstoff unter Atmosphärendruck gespeichert werden

Druck, was das System kostengünstiger und sicherer macht.

Der Schlüssel zum System liegt in der Umwandlung der gespeicherten Wärme in elektrische Energie.Wenn Silizium bei einer Temperatur von über 1000 °C schmilzt, scheint es wie die Sonne.

Daher können Photovoltaikzellen genutzt werden, um die Strahlungswärme in elektrische Energie umzuwandeln.

Der sogenannte thermische Photovoltaikgenerator ist wie ein Miniatur-Photovoltaikgerät, das 100-mal mehr Energie erzeugen kann als herkömmliche Solarkraftwerke.

Mit anderen Worten: Wenn ein Quadratmeter Solarpaneele 200 Watt erzeugt, erzeugt ein Quadratmeter thermischer Photovoltaikpaneele 20 Kilowatt.Und nicht nur

die Leistung, aber auch die Umwandlungseffizienz ist höher.Der Wirkungsgrad thermischer Photovoltaikzellen liegt je nach Temperatur zwischen 30 % und 40 %

der Wärmequelle.Im Gegensatz dazu liegt der Wirkungsgrad kommerzieller Photovoltaik-Solarmodule zwischen 15 % und 20 %.

Der Einsatz thermischer Photovoltaikgeneratoren anstelle herkömmlicher Wärmekraftmaschinen vermeidet den Einsatz beweglicher Teile, Flüssigkeiten und komplexer Wärmetauscher.Auf diese Weise,

Das gesamte System kann wirtschaftlich, kompakt und geräuschlos sein.

Den Untersuchungen zufolge können latente thermische Photovoltaikzellen eine große Menge erneuerbaren Reststroms speichern.

Alejandro Data, ein Forscher, der das Projekt leitete, sagte: „Ein großer Teil dieses Stroms wird erzeugt, wenn es einen Überschuss an Windkraft und Windenergieerzeugung gibt.

Daher wird es zu einem sehr niedrigen Preis auf dem Strommarkt verkauft.Es ist sehr wichtig, diesen überschüssigen Strom in einem sehr kostengünstigen System zu speichern.Es ist sehr sinnvoll

Den überschüssigen Strom in Form von Wärme zu speichern, denn das ist eine der günstigsten Möglichkeiten, Energie zu speichern.“

2. Es ist 40-mal günstiger als ein Lithium-Ionen-Akku

Insbesondere Silizium und Ferrosilizium können Energie zu Kosten von weniger als 4 Euro pro Kilowattstunde speichern, was 100-mal günstiger ist als der derzeitige feste Lithium-Ionen-Akku

Batterie.Nach dem Hinzufügen des Behälters und der Isolierschicht sind die Gesamtkosten höher.Allerdings, so die Studie, sei die Anlage groß genug, in der Regel auch mehr

Bei mehr als 10 Megawattstunden dürften Kosten von etwa 10 Euro pro Kilowattstunde anfallen, da die Kosten für die Wärmedämmung nur einen kleinen Teil der Gesamtkosten ausmachen

Kosten des Systems.Allerdings liegen die Kosten für eine Lithiumbatterie bei etwa 400 Euro pro Kilowattstunde.

Ein Problem dieses Systems besteht darin, dass nur ein kleiner Teil der gespeicherten Wärme wieder in Strom umgewandelt wird.Wie hoch ist die Umwandlungseffizienz in diesem Prozess?Wie man

Die Nutzung der verbleibenden Wärmeenergie ist das zentrale Problem.

Die Forscher des Teams glauben jedoch, dass dies keine Probleme sind.Wenn das System günstig genug ist, müssen nur 30-40 % der Energie in Form von zurückgewonnen werden

Strom, wodurch sie anderen teureren Technologien wie Lithium-Ionen-Batterien überlegen sein werden.

Darüber hinaus können die verbleibenden 60–70 % der Wärme, die nicht in Strom umgewandelt wird, direkt an Gebäude, Fabriken oder Städte übertragen werden, um Kohle und Erdgas zu reduzieren

Gasverbrauch.

Wärme ist für mehr als 50 % des weltweiten Energiebedarfs und 40 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen verantwortlich.Auf diese Weise wird Wind- oder Photovoltaikenergie latent gespeichert

Mit thermischen Photovoltaikzellen können nicht nur viele Kosten eingespart werden, sondern auch der enorme Wärmebedarf des Marktes durch erneuerbare Ressourcen gedeckt werden.

3. Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Die neue thermische Photovoltaik-Wärmespeichertechnologie, die vom Team der Technischen Universität Madrid entwickelt wurde und Siliziumlegierungsmaterialien verwendet, hat

Vorteile bei Materialkosten, thermischer Speichertemperatur und Energiespeicherzeit.Silizium ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste.Die Kosten

Eine Tonne Quarzsand kostet nur 30–50 Dollar, was 1/10 des geschmolzenen Salzmaterials entspricht.Hinzu kommt der Temperaturunterschied bei der thermischen Lagerung von Quarzsand

Partikel ist viel höher als die von geschmolzenem Salz und die maximale Betriebstemperatur kann mehr als 1000 ℃ erreichen.Auch höhere Betriebstemperatur

trägt dazu bei, die Gesamtenergieeffizienz des photothermischen Stromerzeugungssystems zu verbessern.

Das Team von Datus ist nicht das Einzige, das das Potenzial thermischer Photovoltaikzellen erkennt.Sie haben zwei mächtige Rivalen: das renommierte Massachusetts Institute of

Technology und das kalifornische Start-up Antola Energy.Letzteres konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung von Großbatterien, die in der Schwerindustrie eingesetzt werden (eine große

Verbraucher fossiler Brennstoffe) und erhielt 50 Millionen US-Dollar, um die Forschung im Februar dieses Jahres abzuschließen.Der Breakthrough Energy Fund von Bill Gates stellte einiges bereit

Investmentfonds.

Forscher am Massachusetts Institute of Technology sagten, dass ihr Modell einer thermischen Photovoltaikzelle in der Lage sei, 40 % der zum Heizen verwendeten Energie wiederzuverwenden

die internen Materialien der Prototypbatterie.Sie erklärten: „Dies schafft einen Weg für maximale Effizienz und Kostenreduzierung bei der Speicherung thermischer Energie.

Dies ermöglicht die Dekarbonisierung des Stromnetzes.“

Das Projekt des Madrider Instituts für Technologie konnte den Prozentsatz der zurückgewonnenen Energie nicht messen, ist aber dem amerikanischen Modell überlegen

in einem Aspekt.Alejandro Data, der Forscher, der das Projekt leitete, erklärte: „Um diese Effizienz zu erreichen, muss das MIT-Projekt die Temperatur auf erhöhen.“

2400 Grad.Unser Akku arbeitet bei 1200 Grad.Bei dieser Temperatur ist der Wirkungsgrad geringer als bei ihnen, aber wir haben viel weniger Probleme mit der Wärmedämmung.

Schließlich ist es sehr schwierig, Materialien bei 2400 Grad zu lagern, ohne dass es zu Wärmeverlusten kommt.“

Natürlich bedarf diese Technologie noch großer Investitionen, bevor sie auf den Markt kommt.Der aktuelle Laborprototyp verfügt über weniger als 1 kWh Energiespeicher

Um diese Technologie jedoch rentabel zu machen, sind mehr als 10 MWh Energiespeicherkapazität erforderlich.Daher besteht die nächste Herausforderung darin, den Umfang zu erweitern

die Technologie und testen ihre Machbarkeit im großen Maßstab.Um dies zu erreichen, haben Forscher des Madrider Instituts für Technologie Teams zusammengestellt

um es möglich zu machen.