太阳能储能问题「光热储能」

今天带来太阳能储能问题「光热储能」，关于太阳能储能问题「光热储能」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

廉价高效的太阳能将是未来可再生能源的关键组成部分，尽管锂电池十分优秀，但是它们不仅造价高昂，还严重依赖于多种化学物质，而且还存在着严重的安全问题。太阳能则不同它们可以被直接利用，例如集中式太阳能发电厂，就可以利用这些热量来进行发电、冶炼钢铁甚至是提取氢气，与此同时，有一项新的科技创新也来到了我们的身边，它可以将太阳能的储存时间延长到18年。这期我们就来看看这种“神奇液体”究竟是如何工作的。

在我看来，太阳能电池板是一种很实用的东西，它可以在紧急状态下为人们提供电力，也可以将多余的电力储存在电力墙中，这个过程主要是将光子转化成电子，这些电子再被储存到化学电池中，当释放时电子又必须通过直流转换器将直流电转换成交流电，才能为整座房屋供电，整个过程需要发生多次转换，而每次转换都会有能量的损失，如果是公用事业规模，那整个过程要复杂得多，虽然锂电池也可以储能，但它们费用高昂且容易发生火灾危险，这样看来，将太阳能直接储存在太阳能电池板中就显得更加简单和实际了，这里就用到了上面提到的那种液体。

太阳能电池板

我们先来了解下太阳能发电的几种形式，第一种是集中式太阳能发电简称CSP，它使用镜子将阳光集中反射到一个特定的点上，产生的热量可以驱动蒸汽轮机或是发电机发电，这些热能可用于海水淡化、提高原油采收率、水泥生产、钢铁生产甚至是制造氢气。

CSP主要用于电网规模发电，它大致分为三种类型，第一种是抛物线槽系统，它主要利用朝向太阳倾斜的抛物面反射器，将太阳光聚集到中央接收管上，这样的曲面设计可以将它们的反射能力提高30-60倍，可以将内部含有特殊油料的管道加热到398.9摄氏度，这些热量可以为传统蒸汽发电机提供动力，太阳能抛物线槽系统是目前最新进、使用最广泛的CSP技术之一。位于加利福尼亚的杰尼塞斯(Genesis)抛物线槽发电厂是美国最大的CSP发电厂之一，它的发电能力为250兆瓦，和许多发电厂一样它也用到了朗肯系统，其中流体从热源流向散热器，这些热量将用于执行沿途机械的工作，高温流体进入锅炉产生蒸汽，带动涡轮机运行，抛物线槽系统虽然简单，但在所有的CSP技术中它的效率最低只有15%左右，这是因为相比于其他系统，400度的流体温度还是比较低的。

抛物线槽发电

第二种是碟式发电系统，它看上去有点像卫星碟形天线，主要由抛物面碟形镜组成。它可以跟踪太阳位置，并将阳光集中到能量转换器上，在能量转换器内部有一个热量接收器，它可以吸收反射镜反射的热量，并将热量传递给热机，每套碟式系统可以产生10-25千瓦电能，转化率大约在30%左右。可是碟形镜跟热机的兼容性并不理想，不能很好地储存能量。

第三种是电力塔系统，它使用定日镜来跟踪太阳，并将阳光集中到塔顶的接收器上，流体会将热量传递到锅炉产生蒸汽，并带动涡轮机转动产生电能，为了提高性能 ，有些电力塔系统使用储能和热传导能力更强的熔融盐作为导热材料，即便是在阴天或日落后，也可以将这些热量保存好几天时间。

电力塔系统

伊万帕太阳能发电系统是美国最大的集中式太阳能发电厂，它位于加利福尼亚的莫哈韦沙漠，发电能力392兆瓦，共使用定日镜173500个。挪威化工公司雅苒（Yara)一直致力于研发一种新型三元混合太阳能电池，它主要基于硝酸钙以及钾和钠的熔融盐，能有效降低冻结和凝固的风险，但熔融盐并不是太阳能储存的唯一途径，一家位于美国加州的公司正在研发一种新的集中太阳能解决方案，它可以将能量储存在岩石中，并使用先进的计算机视觉和人工智能技术，对排列紧密的阵列进行30次/秒的精确调整，虽然大多数电力塔可以产生400-500度的热量，但这套设备却可以将温度达到1500度，这些热量通过一根绝缘管被引到一个可以将热量，储存一周的熔融盐装置中，跟传统蒸汽涡轮机相比这套设备不仅可以带来更高的效率，还能有效减少废水的产生。

常见的CSP技术

然而，太阳能储热并不仅限于CSP技术，CSP只适用于公用规模的能源生产，还有一种技术则更贴近我们的生活。瑞典查尔姆斯理工大学的科学家们开发出了一种可以将热量储存18年的液体，这种液体主要由碳、氢和氮组成，它们通过键原子被结合在一起，不同种类的分子具有各自独特的三维形式，例如甲烷的形状更像是一个四面体，当能量被添加到分子中时，它们的形状和结构就会发生改变。所以，研究人员对这种液体进行了修改，以吸收不同波长阳光的能量，当受到太阳照射时，这种液体分子会转变成一种高能异构体，内部的原子会重新结合在一起，变成一个新的形状。

储能液体

为了能更好地储存和释放分子中的能量，研究小组还研发出了一种催化剂，它的作用是加快分子回到初始状态，这项新技术被称为“分子太阳能热能存储系统”，简称MOST。简单来说，液体被存放于两层玻璃面板之间，受到阳光的照射后发生变化，流入一个小型容器，这里被用来储存具有高能量形式的分子。在催化剂的作用下释放出能量，最后液体流回玻璃面板重新获取太阳能量，整个循环在封闭状态下完成，能更有效的将太阳能转化为化学能，并回收原始分子。Most系统的最低效率为3%，理论最高效率可以达到12%-16%，虽然整体效率跟普通太阳能装置还是有着明显差距，但是 MOST系统有着小型轻便的优质，可以被用在智能手机等小型穿戴设备中，也就是说MOST不仅可以为我们的家庭提供必要的电力保障，还可以为汽车提供辅助动力，如果放置在衣服中甚至还可以帮助我们取暖。

那么你觉得，CSP跟MOST 能否真的走进我们的生活呢？