이 에너지 저장 기술은 리튬이온 배터리보다 40배 저렴해 2022년 EU 최우수 혁신상을 수상했다.

실리콘과 페로실리콘을 매개로 하는 열에너지 저장장치는 100배인 킬로와트시당 4유로 미만의 비용으로 에너지를 저장할 수 있다.

현재 고정형 리튬이온 배터리보다 저렴하다.용기와 단열층을 추가한 후 총 비용은 킬로와트시당 약 10유로가 될 수 있으며,

이는 킬로와트시당 400유로인 리튬 배터리보다 훨씬 저렴하다.

재생 가능 에너지 개발, 새로운 전력 시스템 구축, 에너지 저장 지원은 극복해야 할 장벽입니다.

전기의 기본 특성과 태양광, 풍력 등 재생에너지 발전의 변동성은 수요와 공급을 결정합니다.

때로는 전기가 일치하지 않습니다.현재 이러한 규제는 석탄 및 천연가스 발전 또는 수력 발전을 통해 조정되어 안정성을 확보할 수 있습니다.

그리고 권력의 유연성.하지만 앞으로는 화석에너지의 철수와 재생에너지의 증가로 인해 저렴하고 효율적인 에너지 저장이 가능해질 것입니다.

구성이 핵심입니다.

에너지 저장 기술은 크게 물리적 에너지 저장, 전기화학적 에너지 저장, 열 에너지 저장, 화학 에너지 저장으로 구분된다.

기계적 에너지 저장 및 펌핑 저장과 같은 물리적 에너지 저장 기술에 속합니다.이 에너지 저장 방식은 상대적으로 가격이 저렴하고

변환 효율은 높지만 프로젝트 규모가 상대적으로 크고 지리적 위치에 제약이 있으며 건설 기간도 매우 깁니다.하기가 어렵다

양수 저장을 통해서만 재생 에너지 전력의 피크 절감 수요에 적응할 수 있습니다.

현재 전기화학적 에너지 저장은 널리 보급되어 있으며 세계에서 가장 빠르게 성장하는 새로운 에너지 저장 기술이기도 합니다.전기화학적 에너지

저장장치는 주로 리튬이온 배터리를 기반으로 한다.2021년 말까지 전 세계 신규 에너지 저장 장치 누적 설치 용량은 2,500만 대를 넘어섰습니다.

그 중 리튬이온 배터리 시장점유율은 90%에 달한다.이는 전기차의 대규모 개발로 인해

리튬이온 배터리를 기반으로 한 전기화학적 에너지 저장을 위한 대규모 상용 응용 시나리오.

그러나 리튬이온전지의 에너지 저장 기술은 자동차 배터리의 일종으로 큰 문제는 아니지만, 실제로 적용해 보면 많은 문제점이 있을 것으로 예상된다.

그리드 수준의 장기 에너지 저장을 지원합니다.하나는 안전성과 비용의 문제이다.리튬이온 배터리를 대규모로 쌓으면 비용이 배가되고,

그리고 열 축적으로 인한 안전성 또한 엄청난 숨겨진 위험입니다.다른 하나는 리튬 자원이 매우 제한되어 있고, 전기 자동차로는 충분하지 않다는 점입니다.

장기 에너지 저장에 대한 요구는 충족될 수 없습니다.

이러한 현실적이고 긴급한 문제를 어떻게 해결합니까?이제 많은 과학자들이 열에너지 저장 기술에 중점을 두고 있습니다.획기적인 발전이 이루어졌습니다.

관련 기술과 연구.

2022년 11월, 유럽연합 집행위원회는 "AMADEUS"가 포함된 "EU 2022 Innovation Radar Award" 수상 프로젝트를 발표했습니다.

스페인 마드리드 공과대학팀이 개발한 배터리 프로젝트가 2022년 EU 최우수 혁신상을 수상했습니다.

아마데우스(Amadeus)는 혁신적인 배터리 모델입니다.신재생에너지를 활용해 대량의 에너지를 저장하는 것을 목표로 하는 본 프로젝트는 유럽연합(EU)이 선정한 프로젝트다.

2022년 최고의 발명품 중 하나로 선정되었습니다.

스페인 과학자 팀이 설계한 이런 종류의 배터리는 태양광이나 풍력 에너지가 높을 때 생성되는 잉여 에너지를 열에너지 형태로 저장합니다.

이 열은 재료(이 프로젝트에서는 실리콘 합금이 연구됨)를 섭씨 1000도 이상으로 가열하는 데 사용됩니다.시스템에는 다음과 같은 특수 용기가 포함되어 있습니다.

열 수요가 높을 때 저장된 에너지의 일부를 방출할 수 있는 안쪽을 향한 열 광전지 판.

연구자들은 비유를 사용하여 그 과정을 설명했습니다. "그것은 태양을 상자에 넣는 것과 같습니다."그들의 계획은 에너지 저장에 혁명을 일으킬 수 있습니다.그것은 큰 잠재력을 가지고 있습니다

이 목표를 달성하고 기후변화 대응의 핵심 요소가 되었으며, 이로 인해 제출된 300개 이상의 프로젝트 중에서 '아마데우스' 프로젝트가 두각을 나타내고 있습니다.

EU 최고의 혁신상을 수상했습니다.

EU Innovation Radar Award의 주최자는 다음과 같이 설명했습니다. “가치 있는 점은 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 저렴한 시스템을 제공한다는 것입니다.

장기.에너지 밀도가 높고 전체 효율이 높으며 충분하고 저렴한 재료를 사용합니다.널리 사용되는 모듈식 시스템이며 다음을 제공할 수 있습니다.

필요에 따라 깨끗한 열과 전기를 공급합니다.”

그렇다면 이 기술은 어떻게 작동하는 걸까요?향후 응용 시나리오와 상용화 전망은 무엇입니까?

간단히 말하면, 간헐적인 재생에너지(태양에너지, 풍력에너지 등)에서 발생하는 잉여 전력을 이용해 값싼 금속을 녹이는 시스템이다.

실리콘 또는 페로실리콘과 같은 온도는 1000 ℃보다 높습니다.실리콘 합금은 융합 과정에서 많은 양의 에너지를 저장할 수 있습니다.

이러한 유형의 에너지를 "잠열"이라고 합니다.예를 들어, 실리콘 1리터(약 2.5kg)는 1킬로와트시(1킬로와트시) 이상의 에너지를 다음과 같은 형태로 저장합니다.

이는 정확히 500bar 압력에서 1리터의 수소에 포함된 에너지입니다.그러나 수소와 달리 실리콘은 대기 중에 보관될 수 있습니다.

시스템을 더 저렴하고 안전하게 만드는 압력.

축적된 열을 어떻게 전기에너지로 변환하느냐가 시스템의 핵심이다.실리콘은 1000℃ 이상의 온도에서 녹으면 태양처럼 빛난다.

따라서 광전지를 사용하여 복사열을 전기 에너지로 변환할 수 있습니다.

소위 열광발전소는 소형 태양광발전 장치와 같으며, 기존 태양광 발전소보다 100배 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다.

즉, 1평방미터의 태양광 패널이 200와트를 생산한다면 1평방미터의 열광발전 패널은 20킬로와트를 생산하게 됩니다.뿐만 아니라

전력뿐만 아니라 변환 효율도 더 높습니다.열광기전전지의 효율은 온도에 따라 30~40% 정도이다.

열원의.이에 반해 상업용 태양광 패널의 효율은 15~20% 수준이다.

기존 열 엔진 대신 열 광전지 발전기를 사용하면 움직이는 부품, 유체 및 복잡한 열 교환기의 사용을 피할 수 있습니다.이런 식으로,

전체 시스템은 경제적이고 컴팩트하며 소음이 없습니다.

연구에 따르면, 잠열형 태양광전지는 다량의 잔여 재생에너지 전력을 저장할 수 있다.

해당 프로젝트를 주도한 연구원 알레한드로 데이터(Alejandro Data)는 “이러한 전기의 상당 부분은 풍력과 풍력 발전이 잉여될 때 생성될 것”이라며 “

그래서 전력시장에서 매우 낮은 가격으로 판매될 것입니다.이러한 잉여 전력을 매우 저렴한 시스템에 저장하는 것이 매우 중요합니다.에는 매우 의미가 있습니다.

잉여 전기를 열의 형태로 저장하는 것은 에너지를 저장하는 가장 저렴한 방법 중 하나이기 때문입니다.”

2. 리튬이온 배터리 대비 40배 저렴

특히 실리콘과 페로실리콘은 킬로와트시당 4유로 미만의 비용으로 에너지를 저장할 수 있어 현재 고정형 리튬이온보다 100배 저렴하다.

배터리.용기와 단열층을 추가하면 총 비용이 더 높아집니다.그러나 연구에 따르면 시스템이 충분히 크면 일반적으로 더 많은

10메가와트시보다 단열 비용이 전체 비용의 작은 부분을 차지하기 때문에 아마도 킬로와트시당 약 10유로의 비용에 도달할 것입니다.

시스템 비용.그러나 리튬 배터리의 가격은 킬로와트시당 약 400유로 정도이다.

이 시스템이 직면한 한 가지 문제는 저장된 열의 극히 일부만이 다시 전기로 변환된다는 것입니다.이 과정에서 변환 효율은 얼마입니까?어떻게

남은 열 에너지를 사용하는 것이 핵심 문제입니다.

그러나 팀의 연구원들은 이것이 문제가 되지 않는다고 믿습니다.시스템 가격이 충분히 저렴하다면 에너지의 30~40%만 에너지 형태로 회수하면 됩니다.

이는 리튬 이온 배터리와 같은 다른 고가의 기술보다 우수하게 만들 것입니다.

또한, 전기로 변환되지 않은 나머지 60~70%의 열을 건물이나 공장, 도시로 직접 전달하여 석탄과 천연가스를 줄일 수 있습니다.

가스 소비.

열은 전 세계 에너지 수요의 50% 이상을 차지하고 전 세계 이산화탄소 배출량의 40%를 차지합니다.이런 식으로 풍력이나 태양광 에너지를 잠재 에너지로 저장하는 것입니다.

열광전지는 많은 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 재생 가능한 자원을 통해 시장의 막대한 열 수요를 충족할 수 있습니다.

3. 과제와 향후 전망

실리콘 합금 소재를 활용한 마드리드 공과대학팀이 설계한 새로운 열광발전 축열 기술은

재료비, 축열 온도, 에너지 저장 시간 측면에서 유리합니다.실리콘은 지각에서 두 번째로 풍부한 원소입니다.비용

규사 1톤당 가격은 30-50달러에 불과하며 이는 용융염 재료의 1/10에 해당합니다.또한, 규사의 축열 온도차

입자는 용융염보다 훨씬 높으며 최대 작동 온도는 1000 ℃ 이상에 도달할 수 있습니다.더 높은 작동 온도

광열 발전 시스템의 전반적인 에너지 효율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

Datus의 팀은 열광전지의 잠재력을 보는 유일한 팀이 아닙니다.그들에게는 두 명의 강력한 라이벌이 있습니다. 바로 명문 매사추세츠 연구소입니다.

기술과 캘리포니아 스타트업 Antola Energy.후자는 중공업(대형)에 사용되는 대형 배터리의 연구 개발에 중점을 두고 있습니다.

화석연료 소비자)와 5천만 달러를 확보해 올해 2월 연구를 완료했다.빌 게이츠의 획기적인 에너지 기금은 일부를 제공했습니다.

투자 자금.

매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology) 연구원들은 열광전지 모델이 난방에 사용되는 에너지의 40%를 재사용할 수 있다고 밝혔습니다.

프로토타입 배터리의 내부 재료.그들은 다음과 같이 설명했습니다. “이것은 열에너지 저장의 효율성을 극대화하고 비용을 절감할 수 있는 길을 열어줍니다.

전력망의 탈탄소화가 가능해졌습니다.”

마드리드 공과대학의 프로젝트는 회수할 수 있는 에너지의 비율을 측정할 수는 없지만 미국 모델보다 우수합니다.

한 측면에서.프로젝트를 주도한 연구원 알레한드로 데이터(Alejandro Data)는 “이러한 효율성을 달성하려면 MIT 프로젝트는 온도를

2400도.우리 배터리는 1200도에서 작동합니다.이 온도에서는 효율성이 다른 제품보다 낮지만 단열 문제는 훨씬 적습니다.

결국 열 손실을 일으키지 않고 2400도에서 재료를 보관하는 것은 매우 어렵습니다.”

물론 이 기술이 시장에 진출하기까지는 아직 많은 투자가 필요하다.현재 실험실 프로토타입의 에너지 저장 용량은 1kWh 미만입니다.

그러나 이 기술을 수익성 있게 만들려면 10MWh 이상의 에너지 저장 용량이 필요합니다.따라서 다음 과제는 규모를 확대하는 것이다.

기술을 개발하고 대규모로 타당성을 테스트합니다.이를 달성하기 위해 마드리드 공과대학(Madrid Institute of Technology)의 연구원들은 팀을 구성해 왔습니다.

그것을 가능하게 하기 위해.