用“沙子电池”进行季节性热能储存

热电池上了新闻，每个人都很兴奋!从BBC的““沙子电池”可以解决绿色能源的大问题“到下一个网络的过度兴奋”“沙子电池”到底是什么?我为什么这么兴奋?“那我为什么这么blasé?”可能是因为正在讨论的沙子电池基本上只是一种季节性热能储存(STES)的形式，这个概念已经存在了几十年。

其基本原理是，在北方国家，夏天炎热的日子很长，太阳能比人能利用的要多;冬天寒冷的日子很短，需要大量的热量，但没有足够的阳光。在加拿大阿尔伯塔省的德雷克斯码头，太阳能集热器收集热量并将其倾倒在公园下面的隔热沙石储存区，在冬天将热量抽出，满足了他们90%的供暖需求。在丹麦的沃延斯，世界上最大的热电池用旧砂砾坑里的水。集中供热厂在夏季产生的多余热量被储存起来，并在冬季泵出。在多伦多城市大学(我在那里教书)工程师在混凝土建筑地基中储存热量吗，这真的很聪明。

与芬兰的“沙子电池”的区别极夜能量(PNE)是他们使用来自太阳能和风力发电场的多余电力，并通过电阻加热器(没什么特别的，只是普通的烤面包机类型的加热器)运行，让沙子变得非常热。比如高达1000摄氏度——比德雷克斯Landing仓库的温度高10倍多。这意味着它们可以在更少的沙子中储存更多的热量。

在PNE的网站上，他们解释说:“在沙子里，我们建立了传热系统，可以有效地将能量输送到储存处。储存和环境之间的适当绝缘确保了长时间的储存，最长可达数月，热量损失最小。”beplay体育官网电脑

他们还指出，他们已经考虑了所有因素，包括建筑的隐含碳。

“我们蓄热的二氧化碳排放是建筑材料和施工阶段的嵌入式排放。由于PNE储热的这些嵌入式排放很小，产生的热量的排放主要来自电力来源。可以说，从我们的存储中获取的热量和输入存储的电力一样清洁。”

也可以说，如果他们在地上挖一个洞，把它绝缘，然后用沙子填满，隐含的排放量可能会更低。或者，正如他们所指出的那样，沙子很便宜——他们本可以用更多的沙子，把沙子加热到更低的温度，用更小的δ T或温差，就需要更少的绝缘。区域供暖系统和由该系统提供的游泳池不需要800摄氏度的水。

如果你想自己动手，watersolar公司的Roger Abdo加拿大魁北克省的一所大学通过数学计算建立了自己的地下季节性热能储存系统(USTES)，该系统储存来自真空管太阳能热水器的热量，它在将阳光转化为热量方面比为烤面包机线圈供电的太阳能电池板效率高得多。从概念上讲，它与PNE所做的没有什么不同。

即使是工程师兼联合创始人Markku Ylönen也明白这一点，并将其淡化用:“那里真的没什么特别的东西。复杂的部分发生在计算机上;我们需要知道能量或热量是如何在存储中移动的，这样我们就可以一直知道有多少是可用的，以及我们可以以什么速率放电和充电。”

这一切都不会削弱Ylönen和Tommi Eronen在这里的成就;他们采用了STES的概念，并将其放入一个简洁的硬件包中，包括一个看起来像一个巨大电池的筒仓，以及客户可以订购、停放在任何地方，只需添加沙子的软件。他们从未称其为电池——只是热能或热能储存。

在其新闻页面， PNE指出，极夜能量的故事在事件发生后迅速传播开来BBC发现了它；可能是BBC的Matt McGrath创造了“沙子电池”这个词，这是一个更性感的名字，也是一个聪明的比喻，尤其是在现在每个人都在谈论电池的时候。PNE应该付给他版税。

然后McGrath写道:“现在，大多数电池都是用锂制成的”——事实并非如此;铅酸电池70%的市场份额并将储存瓦特热量等同于瓦特电力。在视频的最后几秒钟，他把这个类比发挥到了极致，他说:“这个想法仍然面临一些挑战:它能在储存热量的同时储存电能吗?”简短的回答是否定的。

所以我一直在写"为什么每个家庭都应该是热电池——电池是热的。极夜能量很热。但也许这篇报道有点过热了。