Pengeluaran industri keluli, konkrit atau kaca memerlukan lebih daripada 20% daripada jumlah penggunaan tenaga Jerman. Sehingga kini, 90% bahan api yang digunakan untuk proses ini adalah daripada sifat fosil.
Penyelidik Institut Karlsruhe Teknologi (KIT) sedang mengusahakan satu-satunya sistem penyimpanan haba suhu tinggi berdasarkan teknologi cecair-logam jenis ini untuk meningkatkan penggunaan sumber tenaga boleh diperbaharui. Logam cecair yang sangat konduktif boleh dipanaskan hingga lebih daripada 700°C menggunakan elektrik hijau dan boleh menyimpan haba industri secara fleksibel.
Dari 22 hingga 26 April 2024, para penyelidik akan membentangkan model sistem penyimpanan tenaga mereka di gerai KIT di Energy Solutions (Dewan 13, Stand C76) Hannover Messe.
Di seluruh dunia, sistem penyimpanan haba suhu tinggi sedang dibangunkan untuk membekalkan syarikat pengeluaran intensif sumber dengan haba secara bebas daripada turun naik pengeluaran tenaga boleh diperbaharui. Sistem storan ini menukarkan kuasa elektrik kepada haba, yang kemudiannya disimpan.
Haba digunakan jika diperlukan, contohnya apabila elektrik mahal dan proses pengeluaran tidak dapat dihentikan. Lebih tinggi suhu yang disimpan, lebih baik. Ini mengurangkan jumlah tenaga tambahan yang diperlukan untuk mencapai suhu pengeluaran yang diingini.
Loji perintis menggunakan garam cecair untuk menyimpan suhu sekitar 550°C. Malah suhu yang lebih tinggi telah dicapai dengan gas setakat ini. Apabila dipanaskan secara elektrik kepada kira-kira 700°C, mereka memindahkan haba mereka ke bahan simpanan seperti keluli, batu gunung berapi atau sanga. “Walau bagaimanapun, pemindahan haba daripada gas panas ke bahan simpanan adalah jauh daripada cekap,” kata Dr. Klarissa Niedermeier dari Institut Teknologi dan Keselamatan Tenaga Terma KIT.
Pemindahan haba yang sangat baik melalui logam cecair
Bersama-sama dengan pasukannya, dia sedang mengusahakan penyelesaian baru untuk julat suhu tinggi: Sistem penyimpanan haba berdasarkan plumbum-bismut. "Kekonduksian terma campuran logam cecair ini adalah 100 kali lebih tinggi daripada bahan lain yang digunakan dalam sistem penyimpanan," kata Niedermeier.
Sistem penyimpanan haba suhu tinggi sedang diuji dalam satu gelung. Dalam tangki keluli, plumbum-bismut yang dipanaskan meresap melalui manik seramik bersaiz kira-kira 2 mm, melepaskan habanya kepada mereka. Apabila haba diperlukan sekali lagi, logam cecair "sejuk" dikembalikan melalui manik dan dipanaskan semula.
Simulasi di makmal cecair-logam KIT KALLA telah mengesahkan bahawa penggunaan logam cecair meningkatkan kecekapan penyimpanan haba, terutamanya apabila pakej yang sangat padat digunakan.
Penyimpanan cekap kuasa hijau berlebihan
“Apabila logam cecair dipanaskan dengan kuasa daripada sumber tenaga boleh diperbaharui, syarikat mempunyai penyelesaian yang cekap untuk mengurangkan turun naik bekalan kuasa dan untuk membolehkan penyimpanan tenaga yang mudah, murah dan pantas pada suhu yang sedekat mungkin dengan yang digunakan dalam proses perindustrian. ,” kata Niedermeier.
Proses ini mempunyai potensi besar untuk menyahfosilkan industri. Proses perindustrian di Jerman menggunakan 400 terawatt jam haba setiap tahun, dan 90% daripada bahan api yang digunakan dalam proses ini adalah fosil.
Setakat ini, logam cecair hampir tidak digunakan dalam sistem penyimpanan haba. Menurut Niedermeier, ini terutamanya disebabkan oleh sebab logistik. Terdapat hanya beberapa sistem gelung tertutup di dunia, di mana sistem penyimpanan haba sedemikian boleh diuji. KALLA mempunyai kitaran plumbum-bismut yang besar, yang digunakan untuk projek baharu dalam bidang sumber tenaga boleh diperbaharui, antara lain.
Pada Hannover Messe tahun ini, pasukan itu akan membentangkan model sistem penyimpanan haba, saiznya kira-kira separuh daripada sistem sebenar di KIT. Sistem di KIT direka untuk menyimpan 100 kilowatt-jam haba dan telah diuji pada skala makmal pada suhu sehingga 400°C setakat ini.
“Ini adalah sistem penyimpanan haba cecair-logam dunia seperti ini dengan kapasiti sedemikian. Kami mahu menunjukkan bahawa prinsip itu berfungsi dan ia mempunyai potensi yang besar,” kata Klarissa Niedermeier.