Kanadska akademija za inženjering, glavni naučnik Leo International Zhang Jiujun: ključ za razvoj skladištenja solarne energije
Dec 08, 2017
8. decembra 2017. godine, Zhang Jiujun, akademik Kanadske akademije inžinjeringa i glavni naučnik Leoch International, održao je govor na temu "Skladištenje solarne energije i srodne elektrohemijske energetske tehnologije" na Međunarodnom forumu Solar plus Shenzhen i 12. godišnjem sastanku Nova tehnologija tehnologije energetske tehnologije. Sledeći zapisnik sastanka:
U 2016. godini, investicija u solarne energije dostigla je 442 milijarde
Trenutno, razvoj nove energije ima dve glavne pokretačke snage. Prvo, ljudski razvoj i održivost moraju imati energiju i moraju biti nova energija i čista energija. Drugo, ljudska bića moraju imati čisto okruženje za održivi razvoj. Solarno neiscrpno, kao nova energija sa prirodnim i neuporedivim prednostima.
Zašto razvijati novu energiju? U stvari postoje dve pokretačke sile iza ove prve pokretačke sile je razvoj čovječanstva i održivost mora imati energiju, a takođe je i nova energija, čista energija. Drugo, za čovječanstvo da postigne održivi razvoj, mora postojati čisto okruženje. Danas je zagađenje vazduha u mnogim gradovima toliko ozbiljno da to ne funkcioniše. Kvalitet vode je takođe ozbiljno zagađen. Ovo je neodrživo. Dakle, postoje dve glavne pokretačke sile koje čine čovječanstvo na zemlji da razvijaju novu energiju.
Koji su izvori energije? Tu su dvije glavne kategorije energije. Prva je obnovljiva energija, koja je ili čista ili održiva, uključujući hidro, solarnu, biomasu, vetar, geotermalnu energiju i tako dalje. Druga kategorija je Fosilna energija, koja je neobnovljiva energija, sa malo manje, uključujući prirodni gas, naftu, nuklearnu energiju.
Ako razvijemo nove izvore energije, prva je solarna energija, mi gledamo na solarnu energiju kakva je situacija, ovde je navedena u različitim regionima svijeta, različite regije od 2011. do 2040. godine prognoze generacije solarne energije. Vidimo da će do 2040. godine solarna energija na Zemlji emitovati 1 bilion kilovata električne energije godišnje, što je jednako 10-12 puta veća od snage hidroelektrane Tri klanca.
Trenutno, efikasnost konverzije solarne energije i dalje treba poboljšati. Sadašnji solarni panel koji koristimo je efikasnost konverzije od 18% -23%, naravno, neke laboratorije mogu učiniti više.
U 2016. godini globalna ulaganja u istraživanje i razvoj tehnologija obnovljivih izvora energije su veoma velika, uključujući solarnu energiju, energiju vjetra i bioenergiju. U oblasti solarne energije investicija dostigla je 442 milijarde juana, što je veoma veliki broj. Kineska solarna energija trenutno čini 40% svetske solarne energije.
Da pogledamo sadašnji novi izvori energije za ukupnu količinu energije koju koristimo, ovdje ću navesti nekoliko, ovdje vidimo da je 26% trenutne energije za goruće prirodne gase, 36% nafte i 8% nuklearne energije, od čega Solarna energija čini 20%, a održiva energija čini samo 9%. Je mali deo. Trenutno naša solarna energija čini samo 2% ukupne energije, pa je to vrlo mali deo.
Znamo da je solarna energija izvor održivog izvora energije. Zašto je razvoj tako spor? Vidimo da postoji nekoliko velikih izazova ovde. Prva je da je solarna energija ili energija vetra nestabilna. Na primer, može da generiše struju kada je sunce, kada je sunce nisko, intenzitet svetlosti nije isti. Električna energija koju šalje nije jako glatka. Za razliku od tradicionalne proizvodnje energije, generirana električna energija je ista. Proizvodnja solarne energije se menja s vremenom i poput buke Slično tome, ako ga ne prevladate, to je gubitak struje. Ovo je tačka da je nestabilna i nedovoljna pouzdanost. Drugi izazov je distribucija električne energije, a prevoz je takođe veoma težak. Treći izazov, zbog dva prethodna pitanja, je da kada struja ide u mrežu, ako nije glatka, neće vam dozvoliti da uđete unutra. Četvrti izazov, investicija u solarne elektrane je velika, povraćaj investicije je relativno nizak, dugoročni povraćaj investicije.
Da bismo prevazišli ove četiri tačke, moramo razviti tehnologiju za skladištenje energije koja pretvara solarnu i vjetroenergiju energiju u izvor energije i čuva ga u upotrebi. Jedini način da se glatka električna energija izgubi unutra. Zbog toga se mora razviti skladištenje energije. Trenutno se zahteva skladištenje energije u oblasti solarne energije ili energije vjetra.
Koji način skladištenja energije treba izabrati?
Koja je trenutna tehnologija za skladištenje energije? Ovde nabrojane nekoliko, prvi je elektrohemijski skladištenje energije, litijum-jonska baterija u telefonu je ovakav način skladištenja energije. Olovo-kiselinske baterije, litijumske baterije, koje se zovu elektrohemijska tehnologija, solarna energija u rezervnu bateriju, kada je potrebno puštanje struje, ovo izdanje je vrlo glatko. Druga je mrtvi kotači, to nije mnogo reći, a treći je komprimovani vazduh, pritisak vazduha do dubokog podzemnog mesta, kada se koristi za oslobađanje, koristeći mehaničku energiju, naravno, ova efikasnost je veoma niska. Četvrta je kada hidroelektrani ne trebaju električnu energiju, ali i da odvode vodu kroz kosu električne energije koja se vuče u pod-rezervoar u sebi, a zatim i kada se generiše električna energija. Na ovaj način, elektrohemijsko skladištenje energije je najpouzdaniji način i najefikasniji način.
Gledamo na elektrohemijsko skladištenje na koje načine, nabrojao sam oko 10 vrsta, zapravo nije ograničeno na ove 10 vrsta, uključujući litijumske baterije, olovne-akumulatore, gorivne ćelije, elektrolizovu vodu itd., Ovo su elektrohemijska memorija Can baterija . Unutar velike mreže, buduća pametna mreža, baterija će postati jezgro jedinica. Sada u razvoju mikro-mreže, što je važniji elektrohemijski elementi.
Ovo je knjiga koju sam sklopio sa svojim postdocs, nastavnicima, prijateljima i kolegama u proteklih 10 godina. Svi ovi elektrohemijski izvori energije su uključeni u ovu knjigu. Svaka knjiga pokriva tehniku u kojoj se svi osećaju. Ako ste zainteresovani, možete pretraživati Internet i pročitati oko 20 knjiga.
Detaljno ću razmotriti ispod prednosti različitih baterija i njegovih problema. Prvi je trenutno najvažniji razvoj, ali još nije komercijalizovan, tekuća aluminijumska baterija koja skladišti energiju unutar elektrolita, može proizvoljno proširiti svoj elektrolit, elektrohemijski aktivni materijal unutar elektrolita, a ne unutar baterije, tako da ima takve prednosti. Njegov trenutni razvoj je vrlo brz, u ovom području glavni istraživački pravac je razvoj novih materijala, uključujući elektrolitne materijale, materijale elektrode, membranske materijale, povećati gustinu energije i povećati očekivani životni vijek, a zatim optimizirati sistem, smanjiti cena materijala, koja je tečna aluminijumska baterija.
Druga je aluminijumska baterija. Trenutno, puno aluminijumskih jonskih baterija koje se ne mogu koristiti u automobilima i dalje su najmanje 70% ili 70% korišćene za skladištenje energije. Prednosti aluminijumskih jonskih baterija su gustina energije, a funkcionalna gustina je visoka, očekivani životni vek za skladištenje energije je prilično dobar, ali ima i svoje probleme, ako se koristi unutar automobila, život nije dovoljno dug, a drugi je problem bezbednosti, sada koristimo tečnu aluminijumsku jonsku bateriju, tako da je ovde korištenje tečnog elektrolita, kada to radimo, naročito kada visoki strujni izliv može proizvesti visoku temperaturu, ako toplota ne može izaći, ona će sagoreti ili eksplodira. Posebno, sada moramo razviti ternarni sistem. Aktivnost ternarnog sistema je veoma visoka. Ako je nešto previše aktivno, njegova stabilnost će biti loša. Trenutno je najkorišćeniji u novim energetskim vozilima, naravno, puno skladištenja energije je u upotrebi. Glavni istraživački pravac, sada gustina energije aluminijumske jonske baterije dostigao je usko grlo, kako povećati svoju gustinu energije, kako povećati svoj život, ali i potrebu za daljim razvojem novih materijala, kao i optimizaciju elektrode sloj, koji je aluminijumska jonska baterija.
Evo nekog posla koji smo radili s aluminijumskim ionskim baterijama, koje su sintetizovale neke nanomaterije kao katodni materijal za aluminijumske baterije.
Treća je olovno-kiselina baterija, a sada je osnovni posao Leoch International-a, čini se da su olovne-kisele baterije najverovatnije, najpouzdanije su komercijalno raspoložive skladištenje energije, velike, srednje veličine, male veličine, ovo ima nekoliko koristi olovo-kiselih baterija, prvi je jeftiniji, mi sada razvijamo svaku bateriju, ne olovne kisele baterije jeftinije, druga je sigurnost, sigurnija je od aluminijum-jonskih baterija, za to niste čuli olovne-kiselinske baterije u plamenu Ili eksplozija aluminijum-jonske baterije na zemlju nakon pada, možda eksplodira, ali kako pada olovnih kiselih baterija neće eksplodirati, pa je sigurno. Treća je da se ukupni materijal olovnih kiselina može potpuno reciklirati, gubitak baterije, mogu vratiti sve materijale natrag unutra da bi ponovo koristili, prednost je u tome što druge baterije ne mogu.
Prema tome, olovne-kiselinske baterije su najuspešniji i pouzdaniji način koji je trenutno dostupan za skladištenje energije, posebno u novim skladištima energije. Mi smo u razvoju novog skladišta energije za razvoj olovnih baterija, kako se razvija olovno-kiselina baterija? Postoji nekoliko aspekata, njegova gustina energije nije dovoljno visoka, tako da je prva komponenta elektrode, aktivni sastojak Optimize, dodajte malo ugljenika itd. Druga je da je učinite laganom, smanjite količinu olova, olovu u ugljeničnu mrežu. Treća je uklanjanje elektrode, postoje tri istraživanja olovnih kiselih baterija. Olovo-kisele baterije, ako mogu da dosegnu oko 80 gustina energije, možemo zameniti puno baterija.
Drugi je super kondenzator, koji je takođe način skladištenja energije, čuli smo za super kondenzator, njegova najveća prednost je što je vreme punjenja i pražnjenja posebno brzo, možete završiti u sekundi, gustina snage je vrlo visoka, ali Gustina energije je veoma niska, tako da supercapacitor takođe treba razviti. Jedno je da ga koristimo zbog lošeg života. Druga je njegova visoka industrijska gustina, koja se može koristiti za povećanje gustine energije.
Još jedan pravac je elektroliza vode, električna energija koju emituje solarna energija, voda u razgradnju vodonika, sam vodonik je nosilac energije, koristimo vodonik preko gorivne ćelije u električnu energiju, tako da ciljevi skladišta energije ciljaju. Međutim, trenutno je njena energetska efikasnost relativno niska, a njegova tehnologija je i dalje relativno zrela. Zbog toga je ovo i vruća tačka za skladištenje energije.
Pored toga, dozvolite mi da govorim o ugljen-dioksidu i elektrohemijskoj redukciji, a sada imamo dosta reda ugljen-dioksida, da li se ugljen-dioksid putem elektrohemijskih metoda, kroz električnu energiju, može koristiti u korisne male molekule, u mravlje kiseline, metanol, itd. da bi se postigao efekat skladištenja energije i postigao još jednu svrhu smanjenja emisije ugljen-dioksida. Trenutno, Kanada takođe obavlja dosta posla u ovoj oblasti. Sada je izazov da katalizatori imaju kratak životni vek. Trenutno je to i fokus našeg istraživanja i istraživanja koje trenutno podržava Ministarstvo za nauku i tehnologiju Kine. Ovo je način da se postignu dugoročni strateški izgledi.
Na kraju tržište skladišta energije na kraju koliko?
Koja je trenutna veličina na tržištu skladištenja energije? Ovde smo nabrojali nekoliko, jedna je tečna aluminijumska baterija, zatim aluminijumska baterija, postoje olovne baterije i super kondenzatori, vidimo da će do 2025. godine ukupna tržišna situacija tečne aluminijske baterije verovatno dostići 38 milijardi dolara, aluminijumska baterija može da dostigne tržište od 26 milijardi američkih dolara, tržište olovnih kiselinskih baterija je i dalje najveće, do skoro 40 milijardi američkih dolara na tržištu, super kondenzator je relativno manji, ali sličan tečni aluminijumskoj bateriji.
Stoga, koristimo tržište skladištenja solarne energije ogroman potencijal, tako da ne treba razvijati samo solarnu energiju, već i razvoj skladištenja energije, skladištenje energije.
