Canadian Academy of Engineering, Leo International Chief Scientist Zhang Jiujun: lykillinn að þróun sólarorku geymslu
Dec 08, 2017
Hinn 8. desember 2017, Zhang Jiujun, fræðimaður í kanadíska verkfræðideildarskóla og Leoch International Chief Scientist, gerði ræðu sem heitir "Sólorkubirgðageymsla og tengd rafeindafræðileg orkutækni" hennar á Solar Plus International Forum Shenzhen og 12. ársfundur í Ný orkutækni Þema hlutdeild. Eftirfarandi er skrá yfir fundinn:
Árið 2016 náði fjárfestingin í sólarorku 442 milljörðum
Á þessari stundu hefur þróun nýrrar orku tveggja helstu drifkraftar. Í fyrsta lagi verður þróun og sjálfbærni manna að hafa orku og verða ný orka og hreinn orka. Í öðru lagi verða menn að hafa hreint umhverfi fyrir sjálfbæra þróun. Sól ótæmandi, sem ný orka með náttúrulegum og óviðjafnanlegum kostum.
Af hverju þróa nýja orku? Í raun eru tveir drifkraftar á bak við þennan fyrsta drifkraft er þróun mannkyns og sjálfbærni verður að hafa orku og er einnig nýr orka, hreinn orka. Í öðru lagi, til að mannkynið nái sjálfbærri þróun, verður að vera hreint umhverfi. Nú á dögum er loftmengun í mörgum borgum svo alvarleg að þetta virkar ekki. Vatn gæði okkar er einnig alvarlega mengað. Þetta er ósjálfbær. Þess vegna eru tveir helstu öflugir sveitir sem gera mannkynið á jörðinni að þróa nýja orku.
Hver eru orkugjafar? Það eru tvær helstu flokkar orku sem skráð eru hér. Fyrsti er endurnýjanlegur orka, sem er annaðhvort hreint eða sjálfbært, þar með talið vatn, sól, lífmassa, vindur, jarðhiti og svo framvegis. Seinni flokkurinn er Fossil Energy, sem er ekki endurnýjanleg orka, með aðeins minna, þar á meðal jarðgas, olíu, kjarnorku.
Ef við þróum nýjar orkugjafar, fyrst er sólarorka, við lítum á sólarorku er hvers konar ástand, hér er skráð í mismunandi svæðum heimsins, mismunandi svæði frá 2011 til 2040 sólarorku kynslóð spá. Við getum séð að árið 2040 mun sólarorka á jörðinni gefa frá sér 1 milljarða kíló af rafmagni á ári, sem jafngildir 10-12 sinnum afl frá þriggja gljúfustöðvum.
Á þessari stundu þarf að bæta heildarvirkni sólarorku ummyndunar. Núverandi sól spjaldið sem við notum er um 18% -23% umbreytingu skilvirkni, auðvitað, sumir rannsóknarstofur geta gert meira.
Árið 2016 er alþjóðlegt fjárfesting í rannsóknum og þróun á sviði endurnýjanlegra orkugjafa mjög stór, þar á meðal sólarorku, vindorku og bioenergy. Á sviði sólarorku fjárfestingar náð 442 milljarða Yuan, sem er mjög stór tala. Sól Kína er nú um 40% af sólarorku heimsins.
Lítum á núverandi nýjan orkugjafareikning fyrir heildarmagn orku sem við notum, hér að ég skrái nokkrar, hér getum við séð að 26% af núverandi brennandi orku er jarðgas, 36% er olía og 8% er kjarnorku orka, þar af er sólarorka reiknaður fyrir 20% og sjálfbær orka er aðeins 9%. Er lítill hluti. Sem stendur reiknar sólarorka okkar aðeins 2% af heildarorku, þannig að þetta er mjög lítill hluti.
Við vitum að sólarorka er sjálfbær orkugjafi. Afhverju er þróun svo hæg? Við sjáum að það eru nokkrar stórar áskoranir hér. Sá fyrsti er sú að sólarorka eða vindorka er óstöðug. Til dæmis getur það myndað rafmagn þegar það er sólin. Þegar sólin er lágt er ljósstyrkurinn ekki sú sama. Rafmagnið sem það sendir er ekki mjög slétt. Ólíkt hefðbundnum orkuframleiðslu er mynda rafmagnið það sama. Sólorka kynslóðin breytist með tímanum og er eins og hávaði. Ef þú sléttir það ekki, er það sóun á rafmagni. Þetta er málið að það sé óstöðugt og ekki áreiðanlegt nóg. Önnur áskorunin er dreifing raforku, samgöngur eru líka mjög erfiðar. Þriðja áskorunin, vegna tveggja fyrri spurninga, er sú að þegar rafmagnið fer í ristið, þá er það ekki slétt, hann leyfir þér ekki að fara inn. Fjórða áskorunin, fjárfesting sólarorku er stór, arðsemi fjárfestingarinnar er tiltölulega lágt, arðsemi fjárfestingar í langan tíma.
Til þess að sigrast á þessum fjórum stigum verðum við að þróa orkusparnaðartækni sem breytir sólarorku og vindorku í orkugjafa og geymir það í notkun. Eina leiðin til að fá sléttan orku til að missa inni. Því verður að þróa orkusparnað. Orka geymsla er nú krafist á sviði sólarorku eða vindorku.
Hvaða orku geymslu aðferð til að velja?
Hvað er núverandi orkusparnaðartækni? Hér er listi hérna, fyrst er rafhreyfisk orkugjald, litíum-rafhlaða í símanum er þessi aðferð til að geyma orku. Leiðsýru rafhlöður, litíum rafhlöður, sem kallast rafskautseiginleikar, sólarorku í rafhlöðuna bíða, þegar þú þarft að sleppa rafmagni, er þetta sleppt mjög slétt. Annað er flugvélin, þetta er ekki mikið að segja, og þriðja er þjappað loft, loftþrýstingurinn í djúp neðanjarðar stað, þegar hann er notaður til að losa hann með vélrænni orku, auðvitað er þessi skilvirkni mjög lág. Fjórða er þegar vatnsaflsstöðin þarf ekki rafmagn, heldur einnig að holræsi, vatnið í gegnum hárið af rafmagni sem er dregið inn í undirlón inni, og þá þegar raforkuframleiðsla. Á þennan hátt er rafhreyfisk orkugjafinn áreiðanlegasta leiðin, og er árangursríkasta leiðin.
Við lítum á rafskautfræðilega geymslu á hvaða hátt ég skráð um 10 tegundir, í raun ekki takmarkað við þessar 10 tegundir, þar á meðal litíum rafhlöður, blýsýru rafhlöður, eldsneyti frumur, rafhreinsað vatn osfrv., Þetta eru rafefnafræðileg geymsla. Getur rafhlaðan . Inni í stóru ristinu, framtíðinni snjallt rist, rafhlöðuna að verða kjarnaeining. Nú í þróun ör-rist, sem er mikilvægara rafefnafræðilegir þættir.
Þetta er bók sem ég hef sett saman við postdocs, kennara, vini og samstarfsmenn á síðustu 10 árum. Öll þessi rafefnafræðilegir orkugjafar eru með í þessari bók. Hver bók fjallar um tækni þar sem allir líða. Ef þú hefur áhuga geturðu vafrað um internetið og lesið um 20 bækur.
Ég mun fjalla í smáatriðum hér að neðan um kosti margra rafhlöðu og vandamál hennar. Fyrsti er nú í fararbroddi í þróun, en hefur ekki enn verið markaðssett, er rafhlaðan úr fljótandi áli, sem geymir orku inni í raflausninni, getur það geðþótta aukið raflausn sína, rafefnafræðilega virk efni í raflausninni, ekki inni í rafhlöðunni. hefur slíkan kost. Núverandi þróun er mjög hratt. Á þessu sviði er aðal rannsóknarstefnu þróun nýrra efna, þar með talið raflausnarefni, rafskautsefni, himnaefni, aukið orkuþéttleika þess og aukið lífslíkur þess, og þá er hægt að fínstilla kerfið, draga úr Verð á efni, sem er fljótandi ál rafhlaða.
Annað er álí rafhlaðan. Núna er mikið af rafhlöðum úr áli sem ekki er hægt að nota í bifreiðum ennþá 70% eða 70% notað til orkubirgðar. Kostir ála rafhlöðurnar eru orkuþéttleiki og virkniþéttleiki er hátt, lífslíkur hans til orkubirgðar eru mjög góðar, en það hefur einnig vandamál, ef það er notað inni í bílnum, þá er lífið ekki nógu lengi, hitt er það öryggi vandamál, nú erum við að nota fljótandi ál jón rafhlöðu, svo hér er notkun vökva blóðsalta, þegar við gerum, sérstaklega þegar hár núverandi útskrift getur valdið háum hita, ef hitinn getur ekki farið út, það mun brenna eða sprungið. Einkum verðum við nú að þróa ternary kerfi. Virkni ternary kerfi er mjög hár. Ef eitthvað er of virk, þá verður stöðugleiki þess léleg. Sem stendur er það mest notað í nýjum orkutækjum, auðvitað eru margar orkugjafar sem eru í notkun. Helstu rannsóknarstefnu, nú hefur orkuþéttleiki áljónabúnaðar náð flöskuhálsi, hvernig á að auka orkuþéttleika þess, hvernig á að auka líf sitt, en einnig þörfina fyrir frekari þróun nýrra efna, svo og hagræðingu rafskautsins lag, sem er rafhlöður úr áli.
Hér er eitthvað af því sem við gerðum með rafhlöðum úr áli, sem mynduðu nokkrar nanóefni sem bakskautsefni fyrir rafhlöður úr rafhlöðum.
Þriðja er blýsýru rafhlöður, rafhlöðan er aðalfyrirtækið Leoch International núna, blýsýru rafhlöður virðast vera áreiðanlegasta, mest fáanlegri orkugjald geymsla, stórum stíl, miðlungs mælikvarða, litlum mæli eru áreiðanlegri, þetta Það eru nokkrir kostir blýsýru rafhlöður, fyrst er ódýrara, við þróum nú rafhlöðu eru ekki blýsýru rafhlöður ódýrari, seinni er öryggi, það er öruggari en ál-jón rafhlöður, þú hefur ekki heyrt um það blýsýru rafhlöður í eldi Eða sprengingu ál-jón rafhlöðu til jarðar eftir haustið, kannski sprungið, en hvernig leiða-sýru rafhlöður falla mun ekki springa, svo það er óhætt. Í þriðja lagi er heildarblýsýru rafhlaða efni hægt að alveg endurunnið, rafhlaða tap, ég get sett öll efni aftur inni til að nota aftur, kosturinn er að aðrir rafhlöður geta ekki.
Þess vegna eru blýsýru rafhlöður farsælasta og áreiðanlegasta leiðin sem fyrir liggur í orkusparnaði, sérstaklega í nýjum orkugjöldum. Við erum í þróun nýrrar orkugjalds til að þróa blýsýru rafhlöður, hvernig þróun blýsýru rafhlöðurnar? Það eru nokkrir þættir, orkuþéttleiki þess er ekki nógu hátt, þannig að fyrst er að rafskautseiningar, virka efnið, hagræða, bæta við kolefni osfrv. Annað er að gera það léttur, draga úr magni blý, leiða í kolefniskerfi. Þriðja er að fjarlægja rafskaut, það eru svo þrjár blýsýru rafhlöðu rannsóknir. Blýsýru rafhlöður ef það getur náð um 80 orkuþéttleika, getum við skipt miklu af rafhlöðum.
Hin er frábær þétti, sem einnig er orkusparandi aðferð, við höfum heyrt um frábær þétti, stærsti kostur þess er að hleðsla og útskriftartími er sérstaklega hratt, þú getur klárað í sekúndum, máttur þéttleiki er mjög hár, en Orkuþéttleiki er mjög lág, þannig að einnig þarf að þróa supercapacitor. Einn er að nota það fyrir lélegt líf. Annað er hár iðnaðarþéttleiki þess, sem hægt er að nota til að auka orkuþéttleika þess.
Önnur stefna er rafgreining vatns, raforku frá sólarorku, vatnið í niðurbrot vetnis, vetnis sjálft er orkugjafi, við notum vetnisgas í gegnum eldsneytishólfið í rafmagn, þannig að orkusparnaður miði. Hins vegar er orkunýtni þess í dag tiltölulega lágt og tæknin er enn tiltölulega þroskaður. Þess vegna er þetta líka heitur reitur fyrir geymslu orku.
Að auki, láttu mig tala um koldíoxíð og raf-efnafræðilega lækkun, og nú höfum við mikið koltvíoxíð, getur koldíoxíðið í gegnum rafefnafræðilegar aðferðir, með rafmagni, í gagnlegar smærri sameindir, í maurasýru, metanól, osfrv. til að ná fram áhrifum orku geymslu, og ná öðrum tilgangi að draga úr losun koltvísýrings. Núna er Kanada líka að vinna mikið á þessu sviði. Áskorunin er nú að hvatar hafa stuttan líftíma. Á þessari stundu er þetta einnig í brennidepli rannsókna okkar og rannsóknir sem nú eru studdar af vísinda- og tækni ráðuneytinu í Kína. Þetta er leið til að hafa langtíma stefnumótandi framtíðarhorfur.
Orka geymslu markaði í lok hversu mikið?
Hvað er núverandi markaður stærð orku geymslu? Við höfum skráð hér nokkrar, einn er rafhlöður úr fljótandi áli, þá er rafhlöður úr áli, rafhlöður og rafmagnsþétta, það má sjá að árið 2025, heildar markaðsaðstæður, rafhlöður á rafhlöðum munu líklega ná 38 milljörðum dollara, ál jón rafhlaða getur náð 26 milljörðum Bandaríkjadala markaði, leiða-sýru rafhlaða markaður er enn stærsti, allt að nærri 40 milljarðar Bandaríkjadala á markaðnum, frábær þétti er tiltölulega minni, en svipað og rafhlöður fljótandi ál.
Því nota við sólarorku geymslu markaði er mikil möguleiki, þannig að við ekki aðeins að þróa sólarorku, heldur einnig þróun orku geymslu, orku geymslu ætti að þróast.
