这些储能技术可以帮助解决转向可再生电力的挑战

在最近几十年的成本风和太阳能发电已急剧下跌。这是一个原因,美国能源部可再生能源将是项目美国增长最快的能源到2050年。

然而,它仍然是相对昂贵的存储能量。由于可再生能源发电不是可用的——当风或阳光——存储是至关重要的。

作为一个国家可再生能源实验室的研究员和我一起工作,联邦政府和私人企业发展可再生能源存储技术。在最近的一次报告,国家可再生能源实验室的研究人员估计,美国潜在的存在增加可再生能源的存储容量在2050年高达3000%。

这里有三个新兴技术,可以帮助实现这一目标。

不再收取

碱性电池的小型电子产品汽车锂离子电池和笔记本电脑,大多数人已经在使用电池在日常生活的许多方面。但是仍有很多增长空间。

例如,高容量电池长时间放电- 10小时可以晚上宝贵的存储太阳能或增加电动汽车的行驶距离。现在很少有这种电池在使用。然而,根据最近的预测,100千瓦以上的这些电池可能会在2050年被安装。相比较而言,这是50次胡佛大坝的发电量。这可能对可再生能源的可行性产生重大影响。

的最大障碍之一是有限的供应锂和钴,目前让轻量级至关重要,强大的电池。根据一些人估计,世界上10%的锂和几乎所有的世界钴储量将在2050年耗尽。

此外,近70%的世界钴开采在刚果的情况下,一直记录不人道的。

科学家们正在研究开发的技术回收锂和钴电池根据其它材料,并设计电池。特斯拉计划生产无钴电池在未来几年内。一些志在取代锂和钠,性质非常类似于锂的但要丰富得多。

更安全的电池

另一个重点是提高电池的安全性。改进的一个领域是电解质——介质,通常液体允许一个电荷流动从电池的阳极,或者负极,负极或正极。

在使用电池时,带电粒子在电解质平衡移动的电荷电流的电池。电解质通常包含易燃材料。如果他们泄露,电池可能过热和着火或熔化。

科学家正在开发固体电解质,这将使电池更健壮。它是更难粒子移动通过固体比液体,但是鼓励实验室规模的结果表明,这些电池可以准备使用在电动汽车在未来几年,目标日期商业化早在2026年。

而固态电池将适合消费类电子产品和电动汽车,大规模储能,科学家们追求液体设计液流电池。

在这些设备液体电解质和电极。这允许超快充电和使它容易制造非常大的电池。目前这些系统非常昂贵,但研究继续降低价格。

以热能储存阳光

其他可再生能源存储解决方案成本小于电池在某些情况下。例如,集中太阳能发电厂用镜子集中的阳光升温数百或数千吨盐,直到它融化。这熔盐是用于驱动发电机,就像煤炭和核能是用来加热蒸汽,驱动发电机在传统的植物。

这些加热材料也可以存储发电阴天的时候,甚至在晚上。这种方法允许聚光太阳能发电日以继夜地工作。

这个想法可以适用于显著的发电技术。例如,电力由风力发电可用于热盐使用后,它不是刮风。

集中式太阳能仍然是相对昂贵的。与其他形式的能源生产和存储,它需要变得更有效率。实现这一目标的一个方法是增加盐加热的温度,使更有效的电力生产。不幸的是,当前使用的盐在高温下不稳定。研究人员正致力于开发新的盐或其他材料能够承受温度高达1300华氏度(705摄氏度)。

一个主要的想法如何达到更高的温度需要加热砂代替盐,可以承受更高的温度。沙将被移动的传送带加热指向存储。美国能源部最近宣布的资金飞行员集中太阳能发电厂基于这个概念。

先进的可再生燃料

电池是用于短期能源存储,集中太阳能发电厂可以帮助稳定电网。然而,公用事业也需要存储大量的能量无限数量的时间了。这是一个角色等可再生燃料氢和氨。公用事业将在这些燃料储存能量通过剩余生产能力,当风力涡轮机和太阳能电池板产生的电能比电力公司的客户需要。

氢和氨比电池每磅含有更多的能量,所以他们在电池不工作。例如,他们可以被使用运输高负载和重型设备运行,对于火箭燃料。

今天这些燃料大多是由天然气或其他不可再生化石燃料通过极其低效的反应。虽然我们认为它是一个绿色燃料,今天大多数氢气是由天然气。

科学家正在寻找方法来产生氢和其他燃料使用可再生电力。例如,它可以使氢燃料分解水分子使用电力。关键的挑战是优化过程有效和经济。潜在的回报是巨大的:无穷无尽的,完全可再生能源。

克里Rippy研究员,国家可再生能源实验室

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