Группа исследователей из Института солнечной энергии Мадридского политехнического университета (UPM) разрабатывает новую систему, позволяющую накапливать энергию в расплавленном кремнии, который является наиболее распространенным элементом в земной коре. Система, которая была недавно опубликована в журнале Energy Journal и имеет статус патентной заявки в Соединенных Штатах, направлена на разработку нового поколения недорогих солнечных тепловых станций и превращение в инновационную систему хранения электроэнергии и когенерации для городских центров.
Неудержимое развитие возобновляемых источников энергии, особенно ветровой и фотогальванической, привело к возникновению глобальной проблемы в энергетическом секторе: хранение такой рассредоточенной и прерывистой энергии. В последние годы для этой цели было разработано большое количество устройств. Некоторые из этих устройств достигли стадии расширенного тестирования и даже стадии коммерциализации. И это случай солнечной тепловой энергии, в которой солнечный свет накапливается в виде тепла расплавленной соли, а затем энергия преобразуется в электричество по запросу с помощью теплового генератора.
Однако с существующими решениями все еще есть проблемы из-за чрезмерных затрат, проблем с безопасностью или нехватки материальных ресурсов в будущем. Поэтому исследовательские центры и компании по всему миру ищут альтернативные решения с использованием недорогих и доступных материалов, не представляющих большого риска для безопасности людей.
Исследователи из Института солнечной энергии при UPM разрабатывают новую систему накопления энергии, в которой поступающая энергия либо от солнечной энергии, либо от избыточной электроэнергии от возобновляемых источников энергии сохраняется в виде тепла в расплавленном кремнии при очень высокой температуре. высокая температура, около 1400°С.
Кремний обладает уникальными свойствами, позволяющими хранить более 1 МВтч энергии на кубический метр, что в десять раз больше, чем при использовании солей. Расплавленный кремний термически изолирован от окружающей среды до тех пор, пока не потребуется такая энергия, когда это происходит, накопленное тепло преобразуется в электричество. Алехандро Датас, исследователь этого проекта, сказал: «При таких высоких температурах кремний интенсивно светит так же, как Солнце, поэтому фотоэлектрические элементы, в данном случае термофотоэлектрические элементы, могут быть использованы для преобразования этого раскаленного излучения в электричество. Использование термофотоэлектрических элементов является ключевым в этой системе, поскольку любой другой тип генератора вряд ли будет работать при экстремальных температурах.
Кроме того, эти элементы могут производить в 100 раз больше электроэнергии на единицу площади, чем обычные солнечные элементы. Эти термофотоэлектрические элементы способны достигать более высокой эффективности преобразования, даже более 50%.
Конечным результатом является чрезвычайно компактная система без подвижных частей, бесшумная и способная хранить до 10 раз больше энергии, чем существующие решения, использующие доступные и недорогие материалы.
Ожидается, что первое применение этих устройств будет в секторе солнечной тепловой энергии, что позволит избежать сложных систем, использующих теплоносители, клапаны и турбины для производства электроэнергии. Упрощая настройку, можно значительно снизить генерируемые затраты на электроэнергию, а наряду с более высокой емкостью хранения это решение может превратиться в прибыльную систему решений и подходящую альтернативу возобновляемой генерации.
Эти системы могут также использоваться для хранения электроэнергии в жилищном секторе и для удовлетворения всех потребностей в энергии (электричество и отопление) в городских районах в среднесрочной и долгосрочной перспективе.
Команда исследователей UPM недавно получила финансирование в рамках проекта EXPLORA от Министерства экономики и конкурентоспособности. Теперь они приступают к изготовлению первого лабораторного прототипа.
Параллельно исследователи начали бизнес-проект SILSTORE, целью которого является индустриализация этих результатов. Проект признан одним из лучших стартапов 2015 года рождения по версии UPM.