2015 年澳洲 Eureka 科學獎得主儲冷系統,已由企業商用化

作者 | 發布日期 2015 年 10 月 01 日 8:34 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly
flickr Matthew Rutledge

太陽能若要在夜間應用,必須搭配能源儲存系統,全球包括特斯拉(Tesla)等企業正積極推動能源儲存,不過能源儲存的方式未必只有目前主流的鋰電池,南澳大學芭芭拉哈迪研究所(Barbara Hardy Institute)以儲冷技術奪下 2015 年澳洲國家圖書館所舉辦的尤里卡科學獎(Eureka Prize)創新應用科技獎(Innovative Use of Technology ),並已由企業加以商用化。



每年澳洲國家圖書館所舉辦的尤里卡科學獎是澳洲科學界的盛會,分為 4 大領域:研究創新、領導力、學校科學、科學溝通與報導,各有數個獎項,此次南澳大學研究團隊,以鹽溶液儲冷的技術,拿下研究創新領域的創新應用科技獎。

太陽能在中午發電尖峰,能供應白天的尖峰用電,但一般用電曲線到晚上 7、8 點還有第二高峰,此時太陽已經西斜下山,使得發電與用電時間出現落差,若要以太陽能供應全天電力,勢必以某種方式儲存白天的多餘能源,轉供晚間使用。

目前主流的能源儲存解決方案是電池,尤其是以鋰電池為主,不過能源儲存不一定是儲存電力本身,先用電力驅動製冷裝置,製冰儲存起來,之後再用冰來提供冷卻效果,也是一種變相的儲能方式,過去常應用於空調系統的用電時間轉移。雖然特斯拉正以 Gigafactory 規模量產壓低成本,但鋰電池儲存電力的總成本仍然遠高於傳統的儲冷辦法。

唯一的問題是,以冰來儲冷,做為空調固然不成問題,但更為耗電的冷藏設施,須保持在攝氏零下幾度的溫度,這時冰就無用武之地了,因為冰的熔點在零度,從零度的冰融化為零度的水,相變的過程中,會吸收大量熔化熱,而還繼續保持溫度為零度,利用熔化熱來提供儲冷效果,最低只能提供零度的溫度。

 

鹽溶液成本僅為鋰電池 1/10

冷藏設施可說是最為耗電的設施之一,冷凍庫可以利用過度冷凍,本身就充當儲冷裝置,但是冷藏櫃裡的生鮮若是冰凍就會破壞風味,因此得一天 24 小時都用電保持固定溫度,即使是在用電尖峰時間也一樣,若能解決冷藏設施的儲冷問題,可有效轉移大量尖峰用電,可望節省數十億澳幣的電費。

研究團隊想出來的解決方案,其原理也很簡單,就是找到熔點低於零度的液體即可,而這樣的液體也很好找,因為加鹽就可降低鹽水的熔點,研究團隊使用便宜的鹽溶液,用來做為儲冷的媒介,以此儲冷的方式成本只需鋰電池儲能的十分之一。

儲冷裝置搭配太陽能發電系統使用時,就是太陽能發出多少電,都用來驅動冷卻系統,多餘的能源用來冷卻鹽溶液,以儲冷的方式儲存,而儲冷系統也不一定只用來儲存太陽能,當批發電價較低時,可用來大量儲冷,儲存到尖峰用電時使用,相當於將尖峰用電轉移到離峰,澳洲南部目前有 35% 電力來自可再生能源,當發電高峰時,偶爾批發電價甚至會降到負數,轉移用電時間可為業主省下 5 成電費支出,另一方面也能穩定電網供需。

此項技術不僅得獎,也已經有企業垂青,冰河冷卻科技公司(Glaciem Cooling Technologies)已經以此技術打造相當於 1,100 度電儲能容量的儲冷系統,透過鹽溶液儲冷,可提供零下溫度儲冷能力,先將做為冷媒的液態乙二醇冷卻到攝氏零下 3 度,然後再用乙二醇冷卻冷藏裝置,而可以達到攝氏零下 3 度的溫度。冰河冷卻打算先在需要冷藏鮮奶的酪農業尋求客戶。

(首圖來源:Flickr/Matthew Rutledge CC BY 2.0) 

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