新技术那么多,未来锂电池储能龙头地位不保?

2018-10-14      1581 次浏览

通常一提到储能系统,第一个想到的可能都会是锂离子电池,毕竟锂电池应用范围相当广,小至智能手机大至电动车都可见,但随着科技进步、越来越多兼具低成本与环保的储能技术浮出水面,未来锂离子电池是否还能坐稳储能技术龙头?


由于锂离子电池寿命和能量密度都远胜于铅酸电池,锂电池一直以来都是炙手可热的储能技术首选,但锂离子电池的成本在2017年上升240%,厂商渐渐开始面临供应链、资源短缺、成本上扬的挑战,因此不少科学家正寻找低成本又有效的低碳电池技术。


只是这些技术是否能成功达到商业化,规模又是否能跟锂离子电池相竞争,这些都还有待观察。


低成本与多功能氨气储能


有别于其他国家与厂商看好氢燃料,德国工业巨擘西门子对氨气储能寄予厚望,该公司近期与InnovateUK斥资150万英镑在英国牛津哈威尔展开世界首个氨储能先导计划,专案包括风力发电机组、氮气产生器、电解水系统、30KW发电机与制造氨气的哈伯法反应炉。


该示范厂目标是将电力、水和空气无碳转化为氨气,将氨气储存在储罐后,就可以用来燃烧发电、当作车用燃料出售,或是用于工业制冷。


氨气目前已实现工业规模生产、储存和运输,是个人们相当熟悉且低成本的化合物,它也同时是个多功能燃料,如果想将氨气用于燃料电池,也可以将氨气转换为氢气,用来发展氢气经济与氢燃料车。


该技术成本效益相当高,西门子表示,对于许多人来说,目标都是能够找到成本、储存容量跟寿命都可与锂电池相较的技术。


原材料丰富的钠离子电池


由于地球上钠含量比锂矿丰富,且钠离子与锂离子具有相似的运作模式,现在也有不少研究员关注钠离子电池,并认为该电池未来可比锂离子电池更加便宜有效、安全疑虑更低。


像是法国国家科学研究中心(CNRS)、美国华盛顿州立大学(WSU)和史丹佛大学都在开发钠基电池,2017年史丹佛大学团队开发了一种新型钠离子电池,可以储存和目前市场上最先进锂离子电池一样多的容量,但成本仅不到锂离子电池的80%。


不过钠基电池也并非完美无缺,钠离子比锂离子重三倍,离子在电极之间的移动速度会变慢,导致能量密度尚不高。目前该电池还需要进一步最佳化,才能突破稳定性与能量密度低挑战。


低压储存的液态空气储能


液态空气(Liquidair)储能设备也被称为低温储能,是个不受到地点限制的技术。由于空气液化点在摄氏零下183左右,该系统首先会将空气低温液化、在低压状态下储存,需要用电时将液体空气被抽到高压状态,再加热至气态,之后就可以驱动发电机或是涡轮机。


英国HighviewPower公司与废弃物回收管理公司Viridor公司在2016年也获得英国能源部提供的800万英镑研究经费,近期成功更在曼彻斯特打造世界第一座液态空气储能工厂ViridorPilsworth。


该工厂将空气温度降至摄氏零下196度,把空气转变为液态并储存在绝缘容器中,要用电时再从容器中抽出液态空气,加热后压力升高便可驱动涡轮机发电,且该技术还可以回收再利用本身运转产生的废热或是废冷,进一步提高发电效率。


ViridorPilsworth液态空气储能工厂容量可储存15MWh电力,足够为5,000户家庭提供连续3个小时电力。HighviewPower指出,液态空气储能工厂除了可运转40年,还可以任意选择安装地点,能够有效与再生能源相辅相成。


液体也可以储存大量电力


除了用电化学与空气来储存电力,水、液体也可以用来储能与发电。近年来液流电池也是众所瞩目的研究焦点之一,美国史丹佛大学与哈佛大学在液流电池研究都有所进展,并都认为该电池可为再生能源储能系统尽一分心力。

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