如今,能源主要是通過(guò)電網(wǎng)直接輸送給用戶使用,或通過(guò)電池、抽水蓄能等形式存儲(chǔ)供將來(lái)使用。然而,由于消費(fèi)者地理空間分布不同、用電需求的差異,傳統(tǒng)方式輸送可再生能源(如太陽(yáng)能、風(fēng)能)十分困難。
為何需要存儲(chǔ)太陽(yáng)能
答案很簡(jiǎn)單,正如沃根博士(Dr. David Wogan)在《美國(guó)科學(xué)期刊》中所述“我們需要存儲(chǔ)太陽(yáng)能,因?yàn)橐归g沒(méi)有日照?!币虼耍邪l(fā)儲(chǔ)能技術(shù)滿足可再生能源波動(dòng)需求為形勢(shì)所趨。目前太陽(yáng)能的利用面臨三個(gè)主要問(wèn)題:
1.太陽(yáng)能變化不可控:日照每時(shí)每刻變化影響瞬時(shí)輸出功率,因此無(wú)法控制太陽(yáng)的輸出,同時(shí)也需要額外的能耗來(lái)調(diào)節(jié)瞬時(shí)供電,輔助系統(tǒng)(如頻率調(diào)節(jié)和電壓控制)。
2.部分不可預(yù)測(cè):太陽(yáng)能系統(tǒng)可用性受日照影響,日照不可控導(dǎo)致太陽(yáng)能系統(tǒng)可用性不可預(yù)測(cè)。
3.地理依賴:太陽(yáng)能與傳統(tǒng)能源(煤炭、天然氣、石油)不同,其地理依賴性強(qiáng),不能被輸送至最優(yōu)的發(fā)電點(diǎn)。太陽(yáng)能發(fā)電需要靠近太陽(yáng)能收集地,但是這些地點(diǎn)往往遠(yuǎn)離消費(fèi)地,因此需要革新太陽(yáng)能傳送技術(shù)。
存儲(chǔ)太陽(yáng)能可以解決或減輕上述問(wèn)題。在日照強(qiáng)烈的時(shí)候存儲(chǔ)盈余的太陽(yáng)能,在日照不足時(shí)輸出存儲(chǔ)的太陽(yáng)能,以此來(lái)克服太陽(yáng)能變化不可控和不可預(yù)測(cè)。儲(chǔ)存太陽(yáng)能還能減少因電網(wǎng)容量不足造成的太陽(yáng)能浪費(fèi),提高太陽(yáng)能總體利用效率。
氫存儲(chǔ)與傳統(tǒng)儲(chǔ)能
氫存儲(chǔ)彌補(bǔ)傳統(tǒng)儲(chǔ)能的局限性:
1.氫存儲(chǔ)成本低于電池儲(chǔ)能,當(dāng)儲(chǔ)量增大和存儲(chǔ)時(shí)間增加時(shí),氫存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)更加顯著。儲(chǔ)氫成本接近儲(chǔ)罐在其生命周期內(nèi)價(jià)值,而電池成本從一開(kāi)始就持續(xù)增長(zhǎng)。
2.氫存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)。儲(chǔ)氫壽命長(zhǎng)達(dá)40年且性能衰減少,而電池性能在反復(fù)充放電中壽命不斷減小。
3.氫存儲(chǔ)不受地域條件限制,適用性廣,而抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能受限于地理?xiàng)l件。
4.長(zhǎng)管拖車和天然氣管道用于氫氣傳送,克服區(qū)域限制。
此外,太陽(yáng)能電解制氫零溫室氣體排放,減緩氣候變暖。工業(yè)領(lǐng)域用其生產(chǎn)的“清潔的氫氣”作原料,取代傳統(tǒng)化石能源制氫。如今工業(yè)用制氫設(shè)備只能在恒定電壓下工作,因此,需要?jiǎng)?chuàng)新制氫設(shè)備(該設(shè)備可在交變電壓下工作),滿足日照間歇不穩(wěn)定的需求。目前,VERDE LLC已研發(fā)出2.5MW的制氫系統(tǒng),完美解決日照波動(dòng)下電壓不穩(wěn)定的難題。
提高整體能源效率是氫存儲(chǔ)的目標(biāo),也是相關(guān)公司(如VERDE LLC )關(guān)注的方向。為了從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上提升效率,需要注意以下幾個(gè)方面:
1.根據(jù)太陽(yáng)能板的實(shí)際情況重新設(shè)計(jì)變電器系統(tǒng)。
2.整合變電器、制氫設(shè)備、氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)罐,提高整體效率。
3.設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
氫存儲(chǔ)解決日照不穩(wěn)地和不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。通過(guò)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能、太能轉(zhuǎn)換成氫能、氫能轉(zhuǎn)換回電能,可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的太陽(yáng)能發(fā)電。美國(guó)能源部發(fā)布了一系列報(bào)告,揭示了一簡(jiǎn)單卻珍貴的事實(shí):利用太陽(yáng)能等可再生能源生產(chǎn)的氫氣在未來(lái)的幾十年內(nèi)將主導(dǎo)許多行業(yè)的原料市場(chǎng)。氫存儲(chǔ)技術(shù)推動(dòng)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展,最終取得成功。