3种将提供的新兴技术可再生能源存储提升

他们可以到2050年将美国的可再生能源存储容量提高到3,000%

近几十年来太阳的发电的发电量急剧下降。这是美国能源项目可再生能源将成为的原因之一到2050年,美国增长最快的美国能源

但是,储存能源仍然相对昂贵。而且由于可再生能源产生一直不可用- 当风吹或太阳闪耀时,它发生 - 存储至关重要。

作为一个国家可再生能源实验室的研究人员,我与联邦政府和私营企业合作开发可再生能源存储技术。在最近的一个报告NREL的研究人员估计,潜在的潜力是通过到2050年,多达3,000%

这是三种新兴技术,可以帮助实现这一目标。

费用更长

从用于小型电子产品的碱性电池到汽车和笔记本电脑的锂离子电池,大多数人已经在日常生活的许多方面都使用了电池。但是仍然有很多增长空间。

例如,高容量的电池具有长时间的排放时间(长达10个小时)对于在夜间存储太阳能或增加电动汽车范围可能很有价值。现在使用的电池很少。但是,根据最近的预测,这些电池可能会在2050年之前安装100吉瓦的价值。胡佛水坝的发电能力的50倍。这可能会对可再生能源的可行性产生重大影响。

最大的障碍之一是锂和钴的供应有限,目前对于制造轻巧,强大的电池至关重要。根据一些估计,到2050年,世界上约有10%的锂和几乎所有世界钴储量将耗尽。

此外,在长期以来一直记录为不人道

科学家正在努力开发技术回收锂和钴电池,并根据其他材料设计电池。特斯拉计划生产无钴电池在未来几年内。其他目标用钠代替锂,其特性与锂的特性非常相似,但更丰富。这可以明确提高可再生能源存储技术。

更安全的电池

另一个优先事项是使电池更安全。一个可以改进的区域是电解质 - 电解质 - 培养基,通常是液体允许电荷流动从电池的阳极或负端子到阴极或正末端。

使用电池时,电解质中的充电颗粒四处移动,以平衡流出电池的电力。电解质通常包含易燃材料。如果它们泄漏,电池可能过热并燃烧或熔化。

科学家正在开发固体电解质,这将使电池更强大。颗粒与液体相比,颗粒四处移动要困难得多,但是鼓励实验室规模的结果建议这些电池可以在未来几年准备好在电动汽车中使用,目标日期为商业化早在2026年。

虽然固态电池非常适合消费电子和电动汽车,但用于大规模储能,科学家正在追求称为的全液体设计流电池

流动式降低和稳定的可再生能源存储
一个典型的流量电池由两个液体组成,这些液体被泵送过两个电极之间的膜。图像:Qi和Koenig,2017年,CC,由

在这些设备中,电解质和电极都是液体。这样可以产生超快速的充电,并可以轻松制作真正的电池。目前,这些系统非常昂贵,但是研究继续降价

可再生能源存储的电池替代品

在某些情况下,其他可再生能源存储解决方案的价格低于电池。例如,集中的太阳能发电厂使用镜子浓缩阳光,加热数百或数千吨盐,直到融化为止。然后,这种熔融盐用于驱动发电机,就像使用煤炭或核能一起加热蒸汽和驱动传统植物中的发电机一样。

这些加热的材料在多云甚至晚上都可以存储以产生电力。这种方法允许集中的太阳能全天候工作。

该想法可以适用于非肺发电技术。例如,用风能制造的电力可用于加热盐,以供以后在大风时使用。

集中太阳能仍然相对昂贵。要与其他形式的能源产生和存储竞争,它需要提高效率。实现此目的的一种方法是升高盐的加热温度,从而使电力产生更有效。不幸的是,目前正在使用的盐在高温下不稳定。研究人员正在努力开发新的盐或其他可以承受高达1,300华氏度(705 C)的材料。

如何达到较高温度的一个主要想法涉及加热沙子而不是盐,这可以承受更高的温度。然后,沙子将用传送带从加热点转移到存储空间。能源部最近宣布了飞行员浓缩太阳能发电厂基于这个概念。

高级可再生燃料

电池可用于短期可再生能源存储,集中的太阳能发电厂可以帮助稳定电网。但是,公用事业还需要为无限期的时间存储大量能量。这是可再生燃料这样的角色。当风力涡轮机和太阳能电池板发电的电力比公用事业公司所需的更多时,公用事业将通过用剩余电源生产出盈余电源来存储能源。

氢气和氨的每磅能量比电池多,因此它们在电池不可能的情况下起作用。例如,它们可以使用用于运输重负荷和运行重型设备,和火箭燃料

今天,这些燃料主要由天然气或其他不可再生化石燃料通过极低效率的反应。虽然我们将其视为绿色燃料,但如今大多数氢气都是由天然气制成的。

科学家正在寻找使用可再生电力生产氢气和其他燃料的方法。例如,可以通过分裂水分子使用电力。关键挑战是优化使其高效和经济的过程。潜在的回报是巨大的:不足,完全可再生能源。

经过创意共享许可证的世界经济论坛的许可重新发布。阅读来源文章

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