Высокотемпературные технологии позволяют использовать электротермические высокотемпературные системы аккумулирования тепла, которые могут быть использованы для буферизации больших объемов энергии из возобновляемых источников. В рамках совместного проекта LIMELISA Технологический институт Карлсруэ (KIT) и Германский аэрокосмический центр (DLR) совместно с промышленным партнером KSB разрабатывают необходимые основы. Федеральное министерство экономики и энергетики финансирует исследование в размере 3,8 млн. евро.
Ветряные и солнечные электростанции вырабатывают в Германии ежегодно тысячи гигаватт-часов электроэнергии, которая не может быть использована в момент производства, и поэтому работу таких электростанций приходится останавливать. В других случаях ископаемые источники заменяют недостающие мощности из возобновляемых источников энергии. Частью решения могут быть большие электротермические накопители, которые способствуют стабильности работы сети. Основная идея заключается в преобразовании электроэнергии в тепло, буфере, который нагревается в сравнительно недорогих накопителях, и преобразовании его обратно в электроэнергию, когда это необходимо. «Используя такие среды, как расплавленные соли и жидкие металлы, в качестве накопителей и теплоносителей, мы можем достичь очень высоких температур», — говорит Томас Вецель, который проводит исследования в Институте технологии и безопасности тепловой энергии (ITES) и Институте инжиниринга тепловых процессов при KIT. «Это открывает новые области применения теплоаккумуляторов в промышленности и создает экологически и экономически устойчивые возможности для безвредного для климата преобразования системы энергоснабжения».
Высокотемпературные накопители тепла в промышленных масштабах используются уже сегодня. При концентрировании солнечной тепловой энергии тепло накапливается в расплавленных солях и преобразуется в электроэнергию на паротурбинных электростанциях. В совместном проекте LIMELISA (обозначает: Система хранения жидкого металла и жидких солей) ученые из KIT в настоящее время оказывают поддержку в разработке систем хранения тепла нового поколения, специально предназначенных для электро- и теплоэнергетического процесса. Они концентрируются на технологиях жидких металлов, в то время как DLR работает с расплавленными солями. Исследования координируются и дополняются промышленным партнером KSB, международным производителем насосов и клапанов, который с 1960-х годов приобрел опыт работы с циклами жидких металлов.
Обычные высокотемпературные теплоаккумулирующие системы работают, например, на основе нитратной соли. Однако, благодаря используемым материалам и компонентам, таким как насосы и клапаны, они могут работать только при температуре до 560 градусов Цельсия. «Для реверсирования с обычными паротурбинными установками требуются значительно более высокие температуры», — говорит руководитель проекта Кларисса Нидермайер из ITES. «В КИТе мы будем тестировать ключевые компоненты в свинцовом цикле с температурой до 700 градусов». Прямой контакт с жидким металлом требует специальных материалов, которые также разрабатываются и тестируются в институте KIT. В Институте импульсных и микроволновых технологий высокой мощности Альфонс Вайзенбургер работает над этими специальными стальными смесями. «Обычных методов защиты от коррозии при таких температурах уже недостаточно», — объясняет он. «Среди прочего, мы используем оксид алюминия в качестве своего рода защитного щита для защиты насосов и арматуры».
Источник: https://www.solarserver.de/2021/04/20/forschung-hochtemperatur-waermespeicher-fuer-wind-und-photovoltaikstrom/