「盒中太陽」的實現:專家如何評論「熱能電網儲存」系統?

「盒中太陽」的實現:專家如何評論「熱能電網儲存」系統?
Photo Credit: Depositphotos

我們想讓你知道的是

此一概念設計甚富創新性,惟待整體系統之設計,材料、元件與設備之製造,監視與調控技術之研究,效率與成本的精確評估等尚待進一步之努力與克服。未來電網全部由再生能源供電,可能因此一技術之商品化而更易實現。

  • 議題:「盒中太陽」電網級再生能源儲存新興技術發表

背景描述

由於目前再生能源技術的成本已逐漸低於化石燃料,在需要廣泛且持續發電的前提下,再生能源發展的重要挑戰,已轉向如何在有需求的時候穩定的供應。據此,麻省理工學院的工程師提出「熱能電網儲存」(Thermal energy grid storage)的設計概念,其將再生能源多餘的熱量傳送到裝有液態矽的容器中,以利用液態矽所發出的白熱光,搭配多接面太陽能電池進行電力的轉換。

在工程師的設計中,熱能電網儲存系統是由2個直徑10公尺的石墨儲熱容器組成,其中一個儲存相對低溫的液態矽(1900℃),另一個儲存2400℃的液態矽。當系統運作時,1900℃的液態矽將會通過由再生能源熱能所加熱的管線,抵達另一個石墨容器。並透過矽在高溫下所產生的白熱光,搭配多接面太陽能板進行發電,回送電網。經過建造微型的設施模擬結果,預計其能量轉換的損失約為1%,可為10萬戶家庭進行供電。

這個熱能儲存系統的優點是相較於現有的儲能技術成本低、在設置地點上具靈活性,但它同時仍存在製造與技術上的問題待解決,例如系統如何監控在泵送的過程中是否有洩漏等。

研究原文:<使用多接面太陽能電池的熱能電網儲存>,Amy, C., Seyf, H. R., Steiner, M. A., Friedman, D. J., and Henry, A. (2018). “Thermal energy grid storage using multi-junction photovoltaics.” Energy & Environmental Science, 2019; 目前僅線上發布,尚未紙本刊印。

陳在相教授(已退休)(臺灣科技大學電機工程系電力與能源組)

再生能源發電量占比的逐年快速提高,已勢不可免,其中又以太陽光電與風力發電為主力。惟此2種主力再生能源發電系統都具間歇性,無法穩定供電;且發電量不易預測,造成電力調度上的困難與系統安全的隱憂。故要達成再生能源發電高占比的目標,智慧電網已是公認的關鍵實踐要件。以彈性的應變機制,如需量反應、虛擬電廠等為工具,來解決此一問題。但在超高占比且量大的情況下,則非得仰賴電網級儲能系統(grid-scale energy storage system)的協助。

目前最經濟可行的電網級儲能,仍為抽蓄水力(pumped hydroelectric)。但其最大的問題在不易覓得妥適的構建地點,需有足夠大、鄰近且具相當高低差的上、下蓄水池。

麻省理工學院工程師所提出的「盒中太陽(sun in a box)」技術,係將再生能源發電過剩的電力,以熱能方式儲存在裝有液態矽的容器中。在有需求的時候,再利用高溫液態矽所發出的白熱光照射配搭的多接面太陽能電池,轉換為電能回送至電網。研究單位稱此一「熱能電網儲存(thermal energy grid storage)」其優點為成本低,約僅為抽蓄水力的一半,且在設置地點上具靈活性,較不受地理條件的限制。

惟就目前已揭露的資訊而言,此一儲能方式僅處於概念設計與實驗理論試驗階段,要如文中所稱「可供電給10萬戶家庭」,則尚有甚長的研發與商品化的路要走。

此項研究所設計的「熱能電網儲存」系統,雖經建造微型系統加以模擬驗證,且預計其能量轉換損失僅約為1%,但按其設計架構可知,此系統有光電轉換、電熱轉換、熱儲存、熱光轉換、光電轉換等程序,且前後2個轉換程序都涉及與太陽能電池的介接,因目前太陽能電池的轉換效率仍低且需甚大面積,是其容量放大技術尚非經微型系統的建構即可獲得,且能量轉換損失亦非所建造之微型系統所可比擬與驗證。

然而,不論如何,此一概念設計甚富創新性,惟待整體系統之設計,材料、元件與設備之製造,監視與調控技術之研究,效率與成本的精確評估等尚待進一步之努力與克服。未來電網全部由再生能源供電,可能因此一技術之商品化而更易實現。

本文經新興科技媒體中心授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


猜你喜歡


一圖看懂微電腦瓦斯表:一遇異常自動遮斷最聰明,外加三大好處超貼心

一圖看懂微電腦瓦斯表:一遇異常自動遮斷最聰明,外加三大好處超貼心

我們想讓你知道的是

如果家中的瓦斯表已經到了該更換的時間點,這款能在瓦斯漏氣、超時使用,以及五級以上地震發發生時,自動遮斷的微電腦瓦斯表,將是你最好的選擇。

瓦斯表經過經濟部標準檢驗局檢定合格,有效期限為十年,相較傳統機械表,微電腦瓦斯表增加漏氣遮斷、超時遮斷及大地震遮斷3大安全遮斷功能,如果家中的瓦斯表已經到了該更換的時間點,微電腦瓦斯表將是你最好的選擇。

微電腦瓦斯表_第二篇_完稿_new

好便宜:每月只要40元,守護更全面

屆齡換裝微電腦瓦斯表,是完全免費的!只要你家裡有將屆十年的傳統機械表,瓦斯公司就會主動通知換表,而且在派人到家裡協助換裝之後,每個月只會多收40元的基本費,就可以安心享受微電腦瓦斯表帶來的完整守護。

好便利:一通電話,到府安裝

如果你已經迫不及待想要享受微電腦瓦斯表的安全保障,也可以直接跟瓦斯公司預約,瓦斯公司隨時待命,一通電話就可以申請,享受安全生活無需費力超簡單。

好操作:瓦斯度數一目瞭然,斷氣復歸一鍵啟動

微電腦瓦斯表和傳統瓦斯表計算度數的方式是一樣的。使用度數的狀態,同樣直接顯示在表面上,不需要重新適應,阿公阿嬤都輕鬆上手。可能也有人會擔心,微電腦表會不會不準?其實不管是傳統機械表,或者是微電腦瓦斯表,都需要通過經濟部標準檢驗局的測試後才可以上市,檢定合格有效期限十年,品質有保證。

當然,微電腦瓦斯表最強的守護表現,就是在漏氣、五級以上地震,以及超時使用等異常情況時,自動遮斷瓦斯,保障全家人都能過著安心安全的生活。在狀況排除之後,只要按下表上的復歸鍵,直到紅色LED指示燈亮起燈,並靜待數分鐘後至指示燈熄滅,就可以正常恢復供氣,一點也不麻煩。

生活要便利,更要自在安心有保障。每個月只要40元,差不多是一杯超商咖啡,或者一份鮪魚蛋餅的錢,就可以讓微電腦瓦斯表,站上我們居家安全守護第一線,現在就打電話給你的瓦斯公司,安排更換新表吧!

經濟部能源局廣告


猜你喜歡