이 에너지 저장 기술은 리튬 이온 배터리보다 40배 저렴한 2022 EU 최고 혁신상을 수상했습니다.

실리콘과 페로실리콘을 매체로 사용하는 열 에너지 저장 장치는 100배인 킬로와트시당 4유로 미만의 비용으로 에너지를 저장할 수 있습니다.

현재 고정형 리튬 이온 배터리보다 저렴합니다.용기와 절연층을 추가한 후 총 비용은 킬로와트시당 약 10유로일 수 있으며,

킬로와트시당 400유로의 리튬 배터리보다 훨씬 저렴합니다.

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

전기의 틀에 얽매이지 않는 특성과 태양광, 풍력 등 신재생에너지 발전의 변동성은 수요와 공급을

때때로 전기가 일치하지 않습니다.현재 이러한 규제는 석탄 및 천연 가스 발전 또는 수력 발전으로 조정하여 안정성을 달성할 수 있습니다.

그리고 힘의 유연성.그러나 미래에는 화석에너지의 철수와 재생에너지의 증가로 저렴하고 효율적인 에너지 저장

구성이 핵심입니다.

에너지 저장 기술은 주로 물리적 에너지 저장, 전기 화학적 에너지 저장, 열 에너지 저장 및 화학적 에너지 저장으로 구분됩니다.

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

전환 효율은 높지만 프로젝트 규모가 상대적으로 크고 지리적 위치에 제약을 받으며 건설 기간도 매우 깁니다.하기 어렵다

펌핑 저장을 통해서만 재생 가능 에너지 전력의 피크 쉐이빙 수요에 적응합니다.

현재 전기화학적 에너지 저장은 대중적이며 세계에서 가장 빠르게 성장하는 새로운 에너지 저장 기술이기도 합니다.전기 화학 에너지

저장은 주로 리튬 이온 배터리를 기반으로 합니다.2021년 말까지 전 세계 신규 에너지 저장 장치의 누적 설치 용량은 2,500만 개를 초과했습니다.

리튬 이온 배터리의 시장 점유율이 90%에 도달한 킬로와트.이는 전기 자동차의 대규모 개발로 인해

리튬 이온 배터리를 기반으로 하는 전기 화학 에너지 저장을 위한 대규모 상용 응용 시나리오.

그러나 리튬이온 배터리 에너지 저장 기술은 자동차 배터리의 일종으로 큰 문제는 아니지만,

그리드 수준의 장기 에너지 저장을 지원합니다.하나는 안전과 비용의 문제입니다.리튬이온 배터리를 대규모로 쌓으면 비용이 몇 배가 되고,

열 축적으로 인한 안전도 숨겨진 위험입니다.다른 하나는 리튬 자원이 매우 제한적이며 전기 자동차로는 충분하지 않다는 것입니다.

장기 에너지 저장에 대한 요구를 충족할 수 없습니다.

이러한 현실적이고 시급한 문제를 어떻게 해결해야 할까요?이제 많은 과학자들이 열 에너지 저장 기술에 집중했습니다.에서 돌파구가 만들어졌습니다.

관련 기술 및 연구.

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

스페인 Madrid Institute of Technology 팀이 개발한 배터리 프로젝트가 2022년 EU Best Innovation Award를 수상했습니다.

"Amadeus"는 혁신적인 배터리 모델입니다.재생 가능 에너지로부터 많은 양의 에너지를 저장하는 것을 목표로 하는 이 프로젝트는 유럽

2022년 최고의 발명품 중 하나로 선정되었습니다.

스페인 과학자 팀이 설계한 이런 종류의 배터리는 태양 에너지나 풍력 에너지가 높을 때 발생하는 잉여 에너지를 열 에너지 형태로 저장합니다.

이 열은 재료(이 프로젝트에서 규소 합금이 연구됨)를 섭씨 1000도 이상으로 가열하는 데 사용됩니다.시스템에는 다음과 같은 특수 컨테이너가 포함되어 있습니다.

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

연구원들은 그 과정을 설명하기 위해 비유를 사용했습니다. "태양을 상자에 넣는 것과 같습니다."그들의 계획은 에너지 저장에 혁명을 일으킬 수 있습니다.그것은 큰 잠재력을 가지고 있습니다

이 목표를 달성하고 기후 변화에 대처하는 핵심 요소가 되어 제출된 300개 이상의 프로젝트 중에서 "Amadeus" 프로젝트를 돋보이게 합니다.

EU 최고 혁신상을 수상했습니다.

EU Innovation Radar Award 주최측은 “1시간 동안 많은 양의 에너지를 저장할 수 있는 저렴한 시스템을 제공한다는 점에서 가치가 있다”고 설명했다.

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 작동할까요?향후 응용 시나리오 및 상용화 전망은 무엇입니까?

간단히 말해서 이 시스템은 간헐적으로 재생 가능한 에너지(태양 에너지 또는 풍력 에너지 등)에서 생성된 잉여 전력을 사용하여 값싼 금속을 녹이고,

실리콘 또는 페로실리콘과 같은 온도이며 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 500바 압력에서 수소 1리터에 포함된 에너지입니다.그러나 수소와 달리 실리콘은 대기압에서 저장할 수 있습니다.

시스템을 더 저렴하고 안전하게 만듭니다.

시스템의 핵심은 저장된 열을 전기 에너지로 변환하는 방법입니다.실리콘은 1000ºC 이상의 온도에서 녹으면 태양처럼 빛납니다.

따라서 광전지는 복사열을 전기 에너지로 변환하는 데 사용할 수 있습니다.

소위 열 태양광 발전기는 미니어처 태양광 장치와 같으며 기존 태양광 발전소보다 100배 더 많은 에너지를 생성할 수 있습니다.

즉, 1제곱미터의 태양광 패널이 200와트를 생산한다면 1제곱미터의 열 태양광 패널은 20킬로와트를 생산할 것입니다.뿐만 아니라

전력뿐만 아니라 변환 효율도 더 높습니다.열 태양 전지의 효율은 온도에 따라 30% ~ 40% 사이입니다.

열원의.대조적으로 상업용 광전지 태양 전지판의 효율은 15%에서 20% 사이입니다.

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

전체 시스템은 경제적이고 콤팩트하며 소음이 없습니다.

연구에 따르면 잠열 태양광 전지는 많은 양의 잔류 재생 가능 전력을 저장할 수 있습니다.

이 프로젝트를 이끈 연구원 Alejandro Data는 “풍력과 풍력 발전에 잉여가 있을 때 이러한 전기의 상당 부분이 생성될 것입니다.

그래서 전력 시장에서 아주 저렴한 가격에 팔릴 것입니다.이러한 잉여 전력을 매우 저렴한 시스템에 저장하는 것이 매우 중요합니다.에 매우 의미가 있다

에너지를 저장하는 가장 저렴한 방법 중 하나이기 때문에 잉여 전기를 열의 형태로 저장하십시오.”

2. 리튬이온 배터리 대비 40배 저렴

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

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

10 메가와트시보다 단열 비용이 전체 비용의 작은 부분이기 때문에 킬로와트시당 약 10 유로의 비용에 도달할 것입니다.

시스템 비용.그러나 리튬 배터리의 비용은 킬로와트시당 약 400유로입니다.

이 시스템이 직면한 한 가지 문제는 저장된 열의 작은 부분만이 다시 전기로 변환된다는 것입니다.이 과정에서 전환 효율은?어떻게

남은 열 에너지를 사용하는 것이 핵심 문제입니다.

그러나 팀의 연구원들은 이것이 문제가 아니라고 생각합니다.시스템이 충분히 저렴하다면 에너지의 30-40%만 에너지의 형태로 회수하면 됩니다.

리튬 이온 배터리와 같은 다른 고가의 기술보다 우수합니다.

또한 전기로 변환되지 않은 나머지 60-70%의 열은 건물, 공장 또는 도시로 직접 전송되어 석탄 및 천연 자원을 줄일 수 있습니다.

가스 소비.

열은 전 세계 에너지 수요의 50% 이상, 전 세계 이산화탄소 배출량의 40%를 차지합니다.이와 같이 바람이나 태양광 에너지를 잠열에 저장

열 광전지는 많은 비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라 재생 가능한 자원을 통해 시장의 막대한 열 수요를 충족시킬 수 있습니다.

3. 과제 및 향후 전망

실리콘 합금 소재를 사용하는 마드리드 공과 대학 팀이 설계한 새로운 열 태양광 축열 기술은

재료 비용, 열 저장 온도 및 에너지 저장 시간의 이점.규소는 지각에서 두 번째로 풍부한 원소입니다.비용

규사는 1톤당 30~50달러로 용융염 원료의 10분의 1 수준이다.또한, 규사의 축열 온도차

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

광열 발전 시스템의 전반적인 에너지 효율을 개선하는 데 도움이 됩니다.

Datus의 팀은 열 광전지의 잠재력을 보는 유일한 사람이 아닙니다.그들에게는 두 개의 강력한 라이벌이 있습니다. 권위 있는 Massachusetts Institute of

기술 및 캘리포니아 스타트업 Antola Energy.후자는 중공업에 사용되는 대형 배터리의 연구 개발에 중점을 둡니다.

화석연료소비자)를 대상으로 5000만 달러를 확보해 올해 2월 연구를 완료했다.빌 게이츠의 획기적인 에너지 펀드가 일부를 제공했습니다.

투자 자금.

매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 연구원들은 그들의 열 태양광 전지 모델이 난방에 사용된 에너지의 40%를 재사용할 수 있었다고 말했습니다.

프로토타입 배터리의 내부 재료.그들은 "이는 열 에너지 저장의 최대 효율성과 비용 절감을 위한 경로를 생성합니다.

전력망의 탈탄소화를 가능하게 합니다.”

Madrid Institute of Technology의 프로젝트는 회수할 수 있는 에너지의 비율을 측정할 수 없었지만 미국 모델보다 우수합니다.

한 측면에서.이 프로젝트를 이끈 연구원 Alejandro Data는 “이러한 효율성을 달성하기 위해 MIT 프로젝트는 온도를

2400도.우리의 배터리는 1200도에서 작동합니다.이 온도에서 효율은 그들보다 낮지만 단열 문제는 훨씬 적습니다.

결국 열 손실 없이 2400도에서 재료를 보관하는 것은 매우 어렵습니다.”

물론 이 기술은 시장에 진입하기 전에 여전히 많은 투자가 필요합니다.현재 실험실 프로토타입의 에너지 저장 용량은 1kWh 미만입니다.

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

기술을 개발하고 그 실현 가능성을 대규모로 테스트합니다.이를 달성하기 위해 Madrid Institute of Technology의 연구원들은 팀을 구성해 왔습니다.

가능하도록.