MIT衍生公司在4,350华氏度下储存电网能量

世界上最热的电池

MIT衍生的初创公司Fourth Power正准备推出一款商业热电池,将电力储存为热能,通过将巨大碳块加热到约4,350华氏度 — 接近太阳表面温度的一半。该技术由MIT热传递教授Asegun Henry开发,代表了一种根本不同的电网规模能量储存方法,可能比锂离子电池在长期储存应用中具有显著的成本和持续时间优势。

公司名称来自Stefan-Boltzmann定律:在这些极端温度下,将热量翻倍会使光输出增加16倍 — 四次方 — 大幅提高热转化为电的效率,通过热光伏电池进行转换。

热能储存如何工作

该系统运作于一个概念上简单但技术要求很高的原理。当有多余电力可用时 — 来自日中的太阳能电池板或非高峰时段的风力涡轮机 — 它使用电阻加热碳块。碳块在绝缘外壳中维持,其中保留热能,每天损耗仅约1%。

当需要电力时,炙热的碳块会发出强烈的热辐射。这种辐射被热光伏电池捕捉 — 专门的半导体,将热辐射转换为电力,其功能类似于太阳能电池板,但适用于热能。TPV电池将辐射转换为电力,效率超过40%,这是Henry团队在实验室条件下证明的纪录。碳块与TPV电池之间的热传递由熔锡泵系统管理 — 一项创新,为Henry赢得了2017年最热液体泵的吉尼斯世界纪录。

为什么是碳块而不是金属

选择石墨碳作为储存介质是该系统经济学的核心。大多数热储存方法使用铁或铝等金属,这些金属在高效率转换所需的温度下变得昂贵和结构上具有挑战性。石墨可以承受极端高温而不会熔化或腐蚀,不与熔锡热传递流体反应,并且作为原材料丰富且相对便宜。

这种材料优势使Fourth Power能够瞄准规模化部署中显著低于锂离子的储存成本。公司估计,在商业部署规模下,其技术可以以锂离子成本的一小部分提供长期储存 — 这对于持续时间与往返效率同样重要的公用事业和电网规模市场至关重要。

长期储存差距

锂离子电池改变了短期电网储存 — 需要储存两到四小时电能以平滑可再生能源变异性的系统。但随着电网越来越依赖太阳能和风电,覆盖多天低发电期的储存需求不断增长。Fourth Power的系统专门为这一差距而设计:基础配置提供10小时的储存,添加更多储存模块可线性延长持续时间。全规模安装将提供25兆瓦功率和250兆瓦小时的储存。

公司计划在2026年晚些时候演示一个1兆瓦小时的试点系统,随后在技术在规模上得到验证后进行全面商业部署。如果演示确认了预期的成本和性能,这些温度下的热能储存可能成为基础设施的关键部分,使可再生能源在季节和天气模式中可靠 — 长期寻求的解决间歇性问题的方案,这一直是清洁能源转型的核心挑战。

本文基于Interesting Engineering的报道。阅读原始文章。