电网高峰用电需求中有很大一部分由空调驱动,尤其是在炎热气候地区;未来30年内,空调有望成为全球能源需求的主要驱动因素之一。
冰的储能能力可以提供一种更高效、更有利于气候的制冷方式。
这类冰蓄冷热能存储技术还能满足储存多余可再生能源的需求,以便在用电高峰时段平衡电网。
其应用范围涵盖区域供热供冷以及发电。
冰的制冷特性无需赘述。但您是否知道,冰还能储存能量,并在此过程中帮助企业减少碳足迹?
电网高峰用电需求中有很大一部分由空调驱动,尤其是在炎热气候地区。据国际能源署称,过去二十年间,建筑制冷的能源消耗翻了一番,其中气温升高是主要驱动因素之一。
空调和电风扇约占建筑总能源消耗的五分之一。这相当于全球用电总量的十分之一。未来三十年内,空调有望跃升为全球能源需求的主要驱动因素之一——不仅限于中国和印度等炎热国家,全世界都是如此。
这些能源大部分被冷水机组消耗,冷水机组通过冷却水并将其泵入建筑物内以降低温度。这是一个高度耗能的过程,严重制约了我们降低能源使用量和碳排放的能力。
借助冰蓄冷热能存储技术,冰的储能能力可以提供一种更高效、更有利于气候的制冷方式。
Nostromo的Icebrick冰蓄冷热能存储技术
这正是初创企业Nostromo推出的“Icebrick”技术的核心理念,该技术有望降低空调对环境和财务的成本负担,适用于大型商业建筑。
其原理十分简单:Icebrick在用电需求较低时(例如夜间,或太阳能和风电场等可再生能源电力过剩时)利用电力将水制成冰。白天,它通过融化冰块并将冷水泵入建筑物内来释放能量,直至傍晚时温度下降。
由此,它不仅减轻了空调高强度用电需求给电网带来的压力,降低了建筑业主的电费支出,还为原本可能被浪费的过剩可再生能源提供了存储方案。
储存过剩的可再生能源对于平衡可再生能源的间歇性特征至关重要,也是实现净零排放、遏制气候变化道路上的最大挑战之一。
可再生能源储存亟需加强
实现可再生能源的可调度性——即使在日照或风力不足时也能便捷地接入电网——对于保障能源安全和灵活性至关重要。这也意味着,我们可以更多地依赖可再生能源,而目前仍需依靠那些可以随时启停、以应对能源需求高峰的备用电源。
电池是储存低需求时段产生的过剩电力、并在需求高峰时释放电力的显而易见的选择。但它们无法独立发挥作用。因此,国际能源署在其《2050年路线图》中强调,有必要加快其他形式储能技术的开发与商业化进程。
其中之一是“电转X”(Power to X):即利用低需求时段的过剩电力,例如用于生产供工业使用的绿色氢气以及交通运输用氢,或如本案例所示,用于冰蓄冷热能存储(TES)。
推广冰蓄冷热能存储解决方案
Nostromo的Icebrick并非该领域的唯一解决方案,这反映出为应对储能挑战而开展的大量努力。热能存储解决方案涵盖供暖和制冷两种介质,可作为电力的临时存储设施。
该技术的应用也不限于商业建筑。热能存储可用于区域供热供冷、冷藏或冷冻产品运输(冷链),以及太阳能发电领域,其中熔盐储能已得到普遍应用。
国际可再生能源署(IRENA)强调了增加投资的必要性,以发展冰蓄冷热能存储技术,并采取措施推动此类解决方案的市场发展。
世界经济论坛正通过其UpLink平台专门设立的新技术创新板块为这些努力作出贡献,以草根创新和合作推动清洁能源转型。
但发展冰蓄冷热能存储技术只是问题的一个方面:更大的挑战在于,使此类新技术做好准备,以便能够大规模、快速地部署,从而应对气候变化。
