Kanadska akademija za inženirstvo, Leo International Chief Scientist Zhang Jiujun: ključ do razvoja shranjevanja sončne energije
Dec 08, 2017
8. decembra 2017 je Zhang Jiujun, akademik kanadske akademije za inženirstvo in glavni znanstvenik na Leochu, na mednarodnem forumu Solar plus Shenzhen in 12. letnem srečanju predsednikov odborov z naslovom "Skladiščenje sončne energije in s tem povezane elektrokemijske energetske tehnologije". Nova tehnologija tehnologije Energy Sharing. Sledi zapisnik sestanka:
V letu 2016 je naložba v sončno energijo dosegla 442 milijarde EUR
Trenutno ima razvoj nove energije dve glavni gonilni sili. Prvič, človeški razvoj in trajnost mora imeti energijo in morata biti nova energija in čista energija. Drugič, človeška bitja morajo imeti čisto okolje za trajnostni razvoj. Sončna neizčrpna, kot nova energija z naravnimi in neprimerljivimi prednostmi.
Zakaj razvijati novo energijo? Dejstvo je, da sta gonilna sila za tem prvim gonilom razvoj človeštva in trajnost mora imeti energijo in je tudi nova energija, čista energija. Drugič, človeštvo mora doseči trajnostni razvoj, mora biti čisto okolje. Danes je onesnaženost zraka v mnogih mestih tako huda, da to ne deluje. Kakovost naše vode je tudi resno onesnažena. To je nevzdržno. Zato sta dve glavni gonilni sili, ki človeštvo na zemlji ustvarjajo novo energijo.
Kateri so viri energije? Tukaj sta dve glavni kategoriji energije. Prva je obnovljiva energija, ki je bodisi čista ali trajnostna, vključno s hidro, sončno, biomaso, vetrom, geotermalno energijo in tako naprej. Druga kategorija je fosilna energija, ki je neobnovljiva energija, z malo manj energije, vključno z zemeljskim plinom, nafto in jedrsko energijo.
Če razvijemo nove vire energije, prva je sončna energija, gledamo na sončno energijo, kakšne razmere so tukaj navedene v različnih regijah sveta, različne regije od leta 2011 do leta 2040 napovedovanje sončne energije. Vidimo lahko, da bo do leta 2040 sončna energija na Zemlji letno oddala 1 bilijon kilovatov električne energije, kar je enako 10-12-kratni moči hidroelektrarne Tri Gorges.
Trenutno je treba še izboljšati učinkovitost pretvorbe sončne energije. Trenutna sončna plošča, ki jo uporabljamo, je približno 18% -23% učinkovitost pretvorbe, seveda lahko nekateri laboratoriji naredijo več.
V letu 2016 so globalne naložbe v raziskave in razvoj obnovljivih virov energije zelo velike, vključno s sončno energijo, vetrno energijo in bioenergijo. Na področju sončne energije je naložba dosegla 442 milijarde juanov, kar je zelo veliko število. Kitajska sončna energija trenutno predstavlja 40% svetovne sončne energije.
Oglejmo si trenutne nove vire energetskih virov za skupno količino energije, ki jo uporabljamo. Tukaj je nekaj, kar lahko vidimo, da je 26% trenutne energije za gorenje zemeljski plin, 36% nafte in 8% je jedrska energija energija, od katere sončna energija predstavlja 20%, trajnostna energija pa le 9%. Je majhen del. Trenutno naša sončna energija predstavlja samo 2% celotne energije, zato je to zelo majhen del.
Vemo, da je sončna energija trajnosten vir energije. Zakaj je razvoj tako počasen? Vidimo lahko, da obstaja nekaj velikih izzivov. Prva je, da je sončna energija ali energija vetra nestabilna. Na primer, lahko povzroči električno energijo, ko je sonce. Ko je sonce nizko, svetlobna jakost ni enaka. Elektrika, ki jo pošilja, ni zelo gladka. Za razliko od tradicionalne proizvodnje energije je proizvedena električna energija enaka. Sončna energija se s časom spreminja in je podobna hrupu. Če ne boste gladili, je to izguba električne energije. To je točka, ki je nestabilna in ni dovolj zanesljiva. Drugi izziv je distribucija električne energije, prevoz je prav tako zelo težek. Tretji izziv je zaradi dveh predhodnih vprašanj, da ko električna energija gredo v mrežo, če ni gladka, vas ne bo pustil vstopiti. Četrti izziv, naložbe sončne elektrarne je veliko, donosnost naložb je relativno nizka, donosnost naložbe za dolgo časa.
Za premagovanje teh štirih točk moramo razviti tehnologijo za shranjevanje energije, ki energijo, ki jo sončna in vetrna energija ustvarja, v energetski vir in jo shrani v uporabo. Edini način, kako izgubiti gladko električno energijo. Zato je treba razviti skladiščenje energije. Trenutno potrebujemo energijsko skladiščenje na področju sončne energije ali vetrne energije.
Katero metodo shranjevanja energije lahko izberete?
Kakšna je trenutna tehnologija za shranjevanje energije? Tukaj je nekaj več, prvi je elektrokemijski shranjevanje energije, litij-ionske baterije v telefonu je ta način shranjevanja energije. Svinčeve akumulatorske baterije, litijeve baterije, ki se imenujejo elektrokemijska tehnologija, sončna energija v rezervno baterijo, ko morate sprostiti električno energijo, je ta izpust zelo gladek. Druga je mletje koles, to ni veliko reči, tretji pa stisnjen zrak, zračni tlak v globoko podzemno mesto, ki ga seveda uporabljamo za njegovo sprostitev, seveda z uporabo mehanske energije, je ta učinkovitost zelo nizka. Četrta je takrat, ko hidroelektrarna ne potrebuje električne energije, temveč tudi odtekati vodo skozi dlake električne energije, ki se vnese v podskupino v notranjosti, in potem, ko nastane električna energija. Na ta način je elektrokemijsko shranjevanje energije najbolj zanesljiv način in je najučinkovitejši način.
Poglejmo elektrokemijsko shranjevanje, na kakšne načine sem navedel približno 10 vrst, dejansko ni omejen na teh 10 vrst, vključno z litijevimi baterijami, svinčevimi akumulatorji, gorivnimi celicami, elektrolizirano vodo itd., To so elektrokemijsko shranjevanje Can baterija . Znotraj velikega omrežja bo prihodnja pametna mreža, baterija postala osrednja enota. Zdaj pri razvoju mikro-omrežja, ki je pomembnejši elektrokemični elementi.
To je knjiga, ki sem jo skupaj z mojimi postdocs, učitelji, prijatelji in sodelavci v zadnjih 10 letih. Vsi ti elektrokemijski viri energije so vključeni v to knjigo. Vsaka knjiga obsega tehniko, v kateri se vsi počutijo. Če vas zanima, lahko brskate po internetu in preberete približno 20 knjig.
Podrobno bom razpravljal o prednostih različnih baterij in njenih težavah. Prva je trenutno v ospredju razvoja, vendar še ni komercializirana, ali je tekoča aluminijasta baterija, ki hrani energijo znotraj elektrolita, lahko samovoljno širi svoj elektrolit, elektrokemični aktivni material znotraj elektrolita, ne pa znotraj baterije. ima take prednosti. Njegov trenutni razvoj je zelo hiter, na tem področju je glavna raziskovalna usmeritev razvoj novih materialov, vključno z elektrolitnimi materiali, elektrodnimi materiali, membranskimi materiali, povečuje gostoto energije in podaljšuje življenjsko dobo, nato pa optimizira sistem, zmanjša cena materialov, ki je tekoča aluminijasta baterija.
Druga je baterija iz aluminija. Trenutno se veliko aluminijskih ionskih baterij, ki jih ni mogoče uporabiti v avtomobilih, še vedno uporabljajo vsaj 70% ali 70% za shranjevanje energije. Prednosti ionskih baterij iz aluminija so gostota energije in funkcionalna gostota je visoka, pričakovana življenjska doba za shranjevanje energije je precej dobra, vendar ima tudi težave, če se uporablja v vozilu, življenje ni dovolj dolgo, druga je varnostna težava, zdaj uporabljamo tekoče aluminija ionske baterije, zato tukaj je uporaba tekočega elektrolita, ko to storimo, še posebej, če lahko visok tok praznjenja povzroči visoko zvišano telesno temperaturo, če toplota ne more iti ven, eksplodira. Zlasti moramo razviti trikomski sistem. Dejavnost trojnega sistema je zelo visoka. Če je kaj preveč aktivno, bo njegova stabilnost slaba. Trenutno je najbolj uporabljena v novih energetskih vozilih, seveda pa je zdaj veliko porabe energije. Glavna raziskovalna usmeritev, ki je sedaj energijska gostota aluminija ionska baterija, je dosegla ozko grlo, kako povečati svojo energijsko gostoto, kako povečati njegovo življenjsko dobo, pa tudi potrebo po nadaljnjem razvoju novih materialov, pa tudi optimizacijo elektrode plast, ki je aluminijasta ionska baterija.
Tukaj je nekaj dela, ki smo ga opravili z aluminijastimi ionskimi baterijami, ki so sintetizirali nekatere nanomateriale kot katodni material za aluminijeve ionske baterije.
Tretji so baterije s svinčevimi kislinami, baterija je glavna dejavnost družbe Leoch International zdaj, najbolj svinčeve akumulatorske baterije so najbolj zanesljive, najbolj komercialno razpoložljive zaloge energije, velike, srednje velike, majhne, to Obstaja več prednosti svinčevih baterij, prvi je cenejši, zdaj razvijemo katero koli baterijo, niso svinčeve akumulatorji cenejši, drugi je varnost, je bolj varna kot aluminija-ionske baterije, niste slišali za to baterije s svinčevimi kislinami na ogenj Ali eksplozija aluminija-ionske baterije na tla po padcu, morda eksplodira, ampak kako padci svinčeve kisline ne bodo eksplodirali, zato je varno. Tretji je celoten material svinčevega akumulatorja lahko popolnoma recikliramo, izgubo baterije, lahko vse materiale vrnem nazaj v notranjost za ponovno uporabo, prednost je v tem, da druge baterije ne morejo.
Zato so svinčeve akumulatorje najbolj uspešen in zanesljiv način, ki je trenutno na voljo za shranjevanje energije, zlasti v novem shranjevanju energije. Smo v razvoju novega skladiščenja energije za razvoj svinčevih akumulatorjev, kako razvoj svinčevih akumulatorjev? Obstaja več vidikov, njegova gostota energije ni dovolj visoka, zato je prva komponenta elektrode, aktivna sestavina Optimize, dodamo nekaj ogljika itd. Druga je, da je lahka, zmanjša količino svinca, svinca v ogljikovo omrežje. Tretji je odstraniti elektrodo, obstajajo tri raziskave lead-acid baterije. Svinčeve akumulatorske baterije, če lahko dosežejo približno 80 gostote energije, lahko zamenjamo veliko baterij.
Druga je super kondenzator, ki je tudi način shranjevanja energije, smo slišali za super kondenzator, največja prednost je, da je čas polnjenja in praznjenja še posebej hiter, lahko končate v nekaj sekundah, gostota moči je zelo visoka, vendar Energijska gostota je zelo majhna, zato je treba razviti tudi supercapacitor. Eden je, da ga uporabimo za slabo življenje. Druga je njegova visoka industrijska gostota, ki jo lahko uporabimo za povečanje njegove gostote energije.
Druga smer je elektroliza vode, električna energija, ki jo oddaja sončna energija, voda v razgradnjo vodika, vodik je nosilec energije, porabimo vodikov plin skozi gorivne celice v električno energijo, tako da je namen skladiščenja energije. Vendar je trenutno energetska učinkovitost sorazmerno nizka in njegova tehnologija je še vedno relativno zrela. Zato je to tudi vroča točka za shranjevanje energije.
Poleg tega naj omenim ogljikov dioksid in elektrokemijsko redukcijo, zdaj pa imamo veliko vrst ogljikovega dioksida, ali lahko ogljikov dioksid skozi elektrokemijske metode, skozi elektriko, v uporabne majhne molekule v mravljinčno kislino, metanol itd. da bi dosegli učinek shranjevanja energije in dosegli drug namen zmanjšanja emisij ogljikovega dioksida. Trenutno na Kanadi veliko dela tudi na tem področju. Izziv zdaj je, da imajo katalizatorji kratko pričakovano življenjsko dobo. Trenutno je to tudi naša raziskava in raziskave, ki jih trenutno podpira Ministrstvo za znanost in tehnologijo Kitajske. To je način za dolgoročne strateške možnosti.
Na koncu trga, koliko?
Kakšna je trenutna velikost trga za shranjevanje energije? Tukaj smo navajali nekaj, eno je tekoča aluminijasta baterija, potem baterija iz aluminijevega iona, obstajajo svinčeve baterije in super kondenzatorji, lahko vidimo, da bo do leta 2025 celotna tržna situacija tekoče aluminijaste baterije verjetno dosegla 38 milijard dolarjev, lahko baterija iz aluminija ion doseže 26 milijard ameriških dolarjev trga, trg svinčevega akumulatorja je še vedno največji, do skoraj 40 milijard ameriških dolarjev na trgu, super kondenzator je relativno manjši, vendar podoben tekoči aluminijasti bateriji.
Zato uporabljamo trg za shranjevanje sončne energije velik potencial, zato ne razvijamo le sončne energije, temveč tudi razvoj skladiščenja energije, shranjevanje energije.
