氢储存:为太阳能发电提供新思路

发布时间 : 2018-07-23

如今,能源主要是通过电网直接输送给用户使用,或通过电池、抽水蓄能等形式存储供将来使用。然而,由于消费者地理空间分布不同、用电需求的差异,传统方式输送可再生能源(如太阳能、风能)十分困难。

为何需要存储太阳能

答案很简单,正如沃根博士(Dr. David Wogan)在《美国科学期刊》中所述“我们需要存储太阳能,因为夜间没有日照。”因此,研发储能技术满足可再生能源波动需求为形势所趋。目前太阳能的利用面临三个主要问题:

1.太阳能变化不可控:日照每时每刻变化影响瞬时输出功率,因此无法控制太阳的输出,同时也需要额外的能耗来调节瞬时供电,辅助系统(如频率调节和电压控制)。

2.部分不可预测:太阳能系统可用性受日照影响,日照不可控导致太阳能系统可用性不可预测。

3.地理依赖:太阳能与传统能源(煤炭、天然气、石油)不同,其地理依赖性强,不能被输送至最优的发电点。太阳能发电需要靠近太阳能收集地,但是这些地点往往远离消费地,因此需要革新太阳能传送技术。

存储太阳能可以解决或减轻上述问题。在日照强烈的时候存储盈余的太阳能,在日照不足时输出存储的太阳能,以此来克服太阳能变化不可控和不可预测。储存太阳能还能减少因电网容量不足造成的太阳能浪费,提高太阳能总体利用效率。

氢存储与传统储能

氢存储弥补传统储能的局限性:

1.氢存储成本低于电池储能,当储量增大和存储时间增加时,氢存储优势更加显著。储氢成本接近储罐在其生命周期内价值,而电池成本从一开始就持续增长。

2.氢存储寿命长。储氢寿命长达40年且性能衰减少,而电池性能在反复充放电中寿命不断减小。

3.氢存储不受地域条件限制,适用性广,而抽水蓄能和压缩空气储能受限于地理条件。

4.长管拖车和天然气管道用于氢气传送,克服区域限制。

此外,太阳能电解制氢零温室气体排放,减缓气候变暖。工业领域用其生产的“清洁的氢气”作原料,取代传统化石能源制氢。如今工业用制氢设备只能在恒定电压下工作,因此,需要创新制氢设备(该设备可在交变电压下工作),满足日照间歇不稳定的需求。目前,VERDE LLC已研发出2.5MW的制氢系统,完美解决日照波动下电压不稳定的难题。

提高整体能源效率是氢存储的目标,也是相关公司(如VERDE LLC )关注的方向。为了从技术和经济上提升效率,需要注意以下几个方面:

1.根据太阳能板的实际情况重新设计变电器系统。

2.整合变电器、制氢设备、氢气压缩机、储罐,提高整体效率。

3.设计自动控制系统。

氢存储解决日照不稳地和不可预测的问题。通过太阳能转换成电能、太能转换成氢能、氢能转换回电能,可以实现稳定的太阳能发电。美国能源部发布了一系列报告,揭示了一简单却珍贵的事实:利用太阳能等可再生能源生产的氢气在未来的几十年内将主导许多行业的原料市场。氢存储技术推动太阳能产业进一步发展,最终取得成功。


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