毫无疑问,随着世界向低碳或零碳能源的未来过渡,可再生能源——无论是太阳能、风能还是其他能源——正变得越来越普遍。
网格和固定电源
近年来,随着电池的提前普及,在电网规模上存储可再生能源越来越受到人们的极大兴趣。
网格级电池系统的例子包括300兆瓦(MW)维多利亚大电池和100MW系统在南澳大利亚,伊隆马斯克著名的承诺将安装和运行特斯拉100天的合同签署(他成功了,如果你想知道)。
将电池用于电网存储具有显著优势。
正如特斯拉所证明的,只要有动力,作为现有项目甚至电网的螺栓式实施就非常快。
同样的易于实施也有助于在需要时迅速扩大规模。此类系统还可以以出色的效率存储电能,并在需要时快速反馈到电网中。家庭使用的电池系统也取得了重大进展,特斯拉和LG等公司提供了各自的解决方案。
与同类解决方案相比,将氢气用作电网规模的储能解决方案仍处于起步阶段,但它确实提供了一些显著的优势。
作为一种气体,氢气也可以储存在耗尽的碳氢化合物储层中,成本比电池低得多。
ADX能源公司正计划利用奥地利枯竭的储层储存夏季生产的氢气,使用可再生能源在冬季出售,基本上制造了氢电池。
该公司估计,每个储层可以存储约500倍以上的能源比最大的特斯拉储能巨型包(约200兆瓦时)在低得多的价格。
储存的氢气代表2万户家庭一年的电力,可以燃烧供热或送入燃料电池发电。
波士顿咨询集团的一项研究还发现,绿色氢气在工业和重型货物、空中和海上交通方面具有巨大的潜力。
公司也开始开发供家庭使用的储氢系统,至少有一家公司开发了一个(有点重)系统,内置电解机、储氢罐和燃料电池。
在规模较小的情况下,大多数汽车制造商都支持电池电动汽车,计划推出几十种,如果不是数百种新车型。
马斯克以氢燃料电池"令人难以忍受的愚蠢"著称,而大众汽车首席执行官赫伯特·迪斯博士去年指出,在可预见的未来,除了电池电动汽车,没有明确的替代方案。
部分原因在于,BEV至少比氢燃料电池(FCEV)同行领先十年,因为该技术更适合大规模推广,使制造商(尤其是欧洲公司)能够遵守二氧化碳排放法规。
与氢气加油站相比,建设电池充电基础设施的成本更低,这也意味着前者远远超过后者。这还不包括(当然缓慢)从常规电源点充电。
考虑到整个供应链,BEV 也受益于更高的效率。
通过在发电站、运输和将电力储存在电池中,BEV的效率在70%-80%之间。
相比之下,FCEV 效率低下,因为需要电力来为电解机供电,这些电解器在将水输送到储气之前将水裂成氢气和氧气。然后,氢气需要转化为燃料电池中的电能,从而进一步导致效率损失。
综合起来,FCEV 的效率只有 25% 到 35%。虽然与电池相比,氢气的效率可能更高,但它确实比竞争对手有一些显著优势。其中之一是能量密度。与电池相比,氢气每单位重量和体积可以储存更多的能量。加氢也很快,不再像现在加油汽油或柴油那样。
Verdant地球技术公司可持续能源总经理迈克·海伍德表示,虽然电池纯粹是储存机制,但氢电池可以产生更长的电力时间,相当于为基载功率输送燃料。
“它们(FCEV)可以非常快地加油,而 BEV 在充电之间每天只能真正运行几个小时。同样有趣的是,快速充电电池会大大缩短电池的使用寿命,”他解释道。
“电池的使用寿命也比 H2 短得多,而且电池中锂的可回收性目前很少或根本没有。锂离子电池通常只能释放 70% 的能量,因为它效率低下,并且不会放电到零。由于双电源,FCEV 中的电池比 100% EV 所需的电池小得多。电动汽车在负载下也有问题,所以你不能拖大篷车等,因为这只会破坏你可以在充电之间行驶的距离。”
快速加油对于不能花大量时间下班充电的商用车来说尤其有价值。
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