病毒式传播的“沙子电池”并不像它看起来的那样,但我们正在接受这个想法

我们与其中一位设计师交谈,了解到它能做的远不止制造热水。

极夜能量储存系统的Thermie
极夜储能系统的热像图。

极夜能量

网络上正热捧所谓的“沙子电池”。在我们之前的文章中,我不冷不热。它看起来像一种季节性热能储存(STES),这种方式已经使用了几十年,芬兰设计师在他们的网站上也是这么描述的。“沙子电池”一词似乎来自于BBC记者Matt McGrath报道,这是一个聪明的词,让它听起来很不一样,很新鲜。它是不同的,是新的,只是不是每个人都在谈论的那种。

我们向设计师们发送了一些问题,他们在写这篇文章的时候还没有回应,但极夜能源首席技术官Markku Ylönen表示道歉,并指出这对他们来说是“疯狂的日子”。他告诉“树木拥抱者”:

“确实,我们一直在努力避免使用电池这个词,因为从技术上讲,我们没有电池。不管怎样,这个词火了,是媒体成功的重要组成部分,它可能是McGrath的发明。当然,如果我们用热量发电,它至少会像电池一样:吸收电力,然后再把电还给我们。”

但严格地说,任何储存一次产生的能量以供另一次使用的设备都可以被称为电池。我经常称被动式建筑设计为"热电池“因为这就是他们能做的;他们不像极夜能源公司那样用绝缘材料包裹沙子,而是用空气包裹。我们还描述了如何做到这一点节能房屋可以成为一个巨大的风力电池在那里,工程师Es Tressider建议在刮风时提高温度。甚至是铅酸或锂离子电池不储存电能例如它储存可以转化为电能的化学能。因此,将其称为电池并不是一种严重的延伸。

极夜能源公司的系统最大的不同之处在于,它储存热能的温度极高——高达1000摄氏度(1832华氏度),这是大多数STES系统运行温度的10倍多。为什么人们通常不这么做有很多原因,最主要的一个原因是:你从哪里得到热量?

Hydrosolar这家总部位于魁北克的公司曾与STES合作。watersolar的技术销售经理Ian Shulman告诉Treehugger:

“采用较低温度系统的好处是,相同的系统(如真空管太阳能电池板)可以用于空间加热,家庭热水,而不需要混合阀等。这确实简化了系统的设计。较低的温度设计还可以减少季节性储热(通常位于房子下面)周围的绝缘,这也降低了安装成本。”

这是关键。把温度提高到1000度不仅违反直觉,而且是违背常理的最大化火用的基本原则——“做有用工作的能量。”他们把沙子煮到高温,最后用十分之一的温度进入区域供暖系统,用最高的火用源来做低火用;这就是工程师罗伯特·宾所说的“用喷灯暖手”。唯一有意义的原因是,高质量的电源基本上是免费的——它是夏天收集的太阳能的多余电力。

Ylönen显然了解火用,并希望在其他方面使用系统的高质量热量:“高温带来高通用性:我们希望为工业提供热量,例如在200摄氏度产生蒸汽,甚至在400摄氏度左右产生工艺热。这些过程主要由天然气和煤炭作为燃料。”

由于高火用,他们实际上可以用它来发电,使其成为真正的电池,尽管不是很有效。Ylönen表示他们正在考虑。

Ylönen说:“我们储存的高温可以为发电提供一些合理的效率,但在经济上仍然具有挑战性,因为效率将在20%左右。”“我们实际上已经对此进行了很长时间的研究,但目前在加热方面还有很多工作要做。通过热量发电很简单,只要添加一个ORC [有机朗肯循环或蒸汽轮机,甚至是燃气轮机(也许还有斯特林,但我还没有看到它们有多少商业化)。”

蚂蚁和蚱蜢Library of Congress / CC BY-SA 4.0

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伊索寓言:蚂蚁和蚱蜢。

国会图书馆/ cc by-sa 4.0

正如我们从伊索寓言中所知道的,把夏天的阳光储存起来以备冬天使用是明智的。有很多方法可以做到这一点,但是Ylönen, Tommi Eronen和他们的团队发现了一个有趣的变化。

最后,它实际上是一种电池,而不仅仅是我们所知道的季节性热能储存。虽然我以前是blasé和不温不火,但我肯定会变得更加兴奋,因为它不仅储存了能量,而且当你在夏天有大量的免费电力时,你会得到火用。伊索会同意的。