很久以前,网上出现过一道面试题目,“如何把夏天的热存起来放到冬天用”。
很多人给出的答案都是太阳能板。
面试官摇摇头,你怎么不说柴火呢?夏天种点树苗冬天砍了拿出来烧不也是夏热冬用吗?过去利用太阳能板发电然后冬天用的确不行,因为储能技术太差。
但是现在不一样了,储存太阳能和风能我们有很多方法,很多都是脑洞大开,看了之后直呼天才。
今天给大家介绍的就是空气压缩储能。
中国人对于压缩空气并不陌生,早在一千多年前,我们的祖先就用水轮车转动,压缩风箱将高压的空气压近炼钢的炉子里,这样可以把炉温提高到1500度以上,加上石灰石助熔就能得到很纯净的铁水,这是压缩空气最早的应用。
但是也只是科学应用了,古人对于空气的性质认识不足。
空气成分测定最早是由法国科学家拉瓦锡给出的, 他在18世纪中叶,通过实验证明了空气是由氧气和氮气组成的,并得出了氧气约占空气总体积1/5的结论。
这已经很接近现代科学的精确测量标准了,氮气占77%,氧气占21%,剩下的是二氧化碳和一些惰性气体。
随着人们对空气成分的了解深入后,压缩空气实现起来也就不难了。
想要把空气压缩成液态,必须要提供36.5兆帕以上的压力,当下世界上的主要几个工业国都可以做到。
储存液化空气的罐子才是重点,以我国的实力也可以做出超大的液化空气储存罐。
有了压缩机和存储罐后,还需要收集压缩时释放的热能,物质从气态变成液态会释放出热量,这部分压缩热会有一个回收系统来专门回收利用。
液化后的空气可以长时间保存,等需要用的时候就把它放出来,放入空气轮机就可以用来发电了。
目前我国已成功部署6座压缩空气储能站,这些也仅仅是试点,未来中国会建造更多的空气储能站。
尤为瞩目的是,位于河北张家口的压缩空气储能项目,以其国际领先的100兆瓦的先进系统,打破了行业纪录。
该系统年发电量高达1.32亿度以上,相当于每年减少标准煤消耗4.2万吨标准煤。
在贵州毕节,一座10兆瓦的压缩空气储能系统同样引人注目,这座空气储能电站每天能贡献40000度电,足以满足3000户家庭夏季开空调使用了。
空气储能站有什么好处?最大的好处就是就天取材,都能用而且还非常环保、能耗极低。
在储能方面,我国当下着重发展的是三个技术,另外两个是氢储能和蓄能水电站。
氢储能对安全性的要求特别高,氢气分子间距大,氢原子质量小压缩起来麻烦很多,而且存储罐用久了就容易发生氢脆,强度会严重下降,氢气泄露遇上明火就是个超级炸弹。
蓄能水电站可以做的很大,把水抽到高处的水库,用的时候再放下来发电,效率和使用寿命都比较长。
但是它也有个很大缺点,那就是对地形和水源要求高,像内蒙古新疆这些北方地区就很难办。
空气压缩储能没有上面的缺陷,安全性没得说,空气释放到空气中还是空气,也不会污染环境,遇到明火或者静电也不会爆炸。
更加完美的是,它能在中国西北落地生根。
我国西北地区光热和风能都比东部省份要好,光伏发电和风力发电用不完可以就地存储,空气液化压缩储能就建造在这些电站旁边,距离短输电损耗还小。
需要说明的是,空气压缩发电并不是凭空产生电能,它只是一种电能调控系统,你可以把它看成大号的蓄电池。
不过这个电池可了不得,它发电的整个过程都是物理变化,没有产生任何化学变化,就和超级电容电池一样。
没有化学变化,就意味着它的寿命会很长,锂电池可以循环两三千次,空气压缩蓄能维护得当循环几万次几十万次都可以。
这个空气压缩储能也可以做一个家庭版的,重量不会轻,市面上空气压缩机一小时需要消耗4-7度电,反向推算忽略转化效率,那么就是1小时可以存4度电的液化空气,用家庭太阳能板发电来压缩,夏天液化空气发电的时候还会吸热制冷,安排好管道连空调都省了。
为什么要建这样的蓄电站?主要还是风电与光电随机性太强了,不像水电站和火电站那样可以人为调控发电量,用多少发多少。
光照强度和风力大小人类是无法预测的,即便是动用全球最顶尖的超级计算机,也预测不出一个县城每时每刻都光照强度曲线,这种完全靠天吃饭的电站必须要有一个蓄电站才好用。