このエネルギー貯蔵技術は、リチウムイオン電池よりも 40 倍安価で、2022 年の EU 最優秀イノベーション賞を受賞しました

シリコンとフェロシリコンを媒体として使用した熱エネルギー貯蔵は、1キロワット時あたり4ユーロ未満のコストでエネルギーを貯蔵できます。これは100倍です。

現在の固定式リチウムイオン電池よりも安価です。コンテナと断熱層を追加した後の総コストは、キロワット時あたり約 10 ユーロになる可能性があります。

これは、1キロワット時あたり400ユーロのリチウム電池よりもはるかに安いです。

再生可能エネルギーの開発、新しい電力システムの構築、エネルギー貯蔵のサポートは、克服しなければならない障壁です。

電力のすぐに使える性質と、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー発電の変動性により、需要と供給が決まります。

電気の量が時々不一致になることがあります。現時点では、このような規制は、石炭や天然ガスの発電、あるいは水力発電によって調整され、安定性を達成することができます。

そして権力の柔軟性。しかし将来的には、化石エネルギーの撤退と再生可能エネルギーの増加により、安価で効率的なエネルギー貯蔵が可能になるでしょう。

構成が鍵です。

エネルギー貯蔵技術は主に物理エネルギー貯蔵、電気化学エネルギー貯蔵、熱エネルギー貯蔵、化学エネルギー貯蔵に分けられます。

機械的エネルギー貯蔵や揚水貯蔵などは物理的エネルギー貯蔵技術に属します。このエネルギー貯蔵方法は比較的低価格であり、

変換効率は高いものの、比較的大規模で地理的な制約があり、工期も非常に長い。それはすることは困難です

揚水発電のみで再生可能エネルギー電力のピークカット需要に対応します。

現在、電気化学エネルギー貯蔵は普及しており、世界で最も急速に成長している新しいエネルギー貯蔵技術でもあります。電気化学エネルギー

貯蔵は主にリチウムイオン電池に基づいています。2021年末までに、世界の新エネルギー貯蔵の累積設置容量は2,500万台を超える

そのうちリチウムイオン電池の市場シェアは90％に達しています。これは電気自動車の大規模開発によるものです。

リチウムイオン電池に基づく電気化学エネルギー貯蔵の大規模商業応用シナリオ。

しかし、自動車用バッテリーの一種であるリチウムイオン電池のエネルギー貯蔵技術は大きな問題ではありませんが、実用化となると多くの問題を抱えています。

グリッドレベルの長期エネルギー貯蔵をサポートします。一つは安全性とコストの問題です。リチウムイオン電池を大規模に積層するとコストが倍増しますが、

そして熱の蓄積による安全性は、隠れた大きな危険でもあります。もう1つは、リチウム資源は非常に限られており、電気自動車では十分ではないということです。

そして長期のエネルギー貯蔵のニーズを満たすことができません。

これらの現実的かつ緊急の問題をどのように解決するのでしょうか?現在、多くの科学者が熱エネルギー貯蔵技術に注目しています。画期的な進歩が見られました

関連する技術と研究。

2022年11月、欧州委員会は「EU 2022イノベーションレーダー賞」の受賞プロジェクトを発表しました。

スペインのマドリッド工科大学のチームが開発したバッテリープロジェクトが、2022年のEU最優秀イノベーション賞を受賞した。

「アマデウス」は革新的なバッテリーモデルです。再生可能エネルギーによる大量のエネルギーを貯蔵することを目的としたこのプロジェクトは、欧州の

2022 年の最高の発明の 1 つとして委託されます。

スペインの科学者チームによって設計されたこの種のバッテリーは、太陽エネルギーや風力エネルギーが高いときに生成される余剰エネルギーを熱エネルギーの形で蓄えます。

この熱は材料 (このプロジェクトではシリコン合金が研究されています) を摂氏 1000 度以上に加熱するために使用されます。システムには、次のような特別なコンテナが含まれています。

熱光起電力プレートは内側を向いており、電力需要が高いときに蓄積されたエネルギーの一部を放出できます。

研究者らはこのプロセスを「太陽を箱の中に入れるようなものだ」と例えて説明した。彼らの計画はエネルギー貯蔵に革命を起こす可能性がある。大きな可能性を秘めています

この目標を達成し、気候変動に取り組む上で重要な要素となっているため、「アマデウス」プロジェクトは、提出された 300 を超えるプロジェクトの中で際立っています。

EU最優秀イノベーション賞を受賞しました。

EUイノベーションレーダー賞の主催者は次のように説明しています。

長い時間。高いエネルギー密度、高い全体効率を備え、十分な低コストの材料を使用します。これはモジュール式システムであり、広く使用されており、以下を提供できます。

クリーンな熱とオンデマンドの電気。」

では、このテクノロジーはどのように機能するのでしょうか?今後の応用シナリオや商品化の見通しは？

簡単に言うと、断続的な再生可能エネルギー（太陽光や風力など）で発電した余剰電力を利用して、安価な金属を溶かすシステムです。

シリコンやフェロシリコンなど、温度は1000℃以上です。シリコン合金は、その融合プロセスで大量のエネルギーを蓄えることができます。

このようなエネルギーを「潜熱」といいます。たとえば、1 リットルのシリコン (約 2.5 kg) は、次の形で 1 キロワット時 (1 キロワット時) を超えるエネルギーを蓄えます。

これは、まさに 500 バールの圧力で 1 リットルの水素に含まれるエネルギーです。ただし、水素とは異なり、シリコンは大気中で保存できます。

圧力がかかるため、システムがより安価で安全になります。

このシステムの鍵となるのは、蓄えた熱をいかに電気エネルギーに変換するかだ。シリコンが1000℃以上の温度で溶けると、太陽のように輝きます。

したがって、太陽電池を使用して放射熱を電気エネルギーに変換できます。

いわゆる熱型太陽光発電装置は小型の太陽光発電装置のようなもので、従来の太陽光発電所よりも 100 倍多くのエネルギーを生成できます。

言い換えれば、1平方メートルのソーラーパネルが200ワットを生成する場合、1平方メートルの熱太陽光発電パネルは20キロワットを生成します。そしてそれだけではありません

電力だけでなく変換効率も高くなります。熱型太陽電池の効率は 30% ～ 40% であり、温度によって異なります。

熱源の。対照的に、市販の太陽光発電パネルの効率は 15% ～ 20% です。

従来の熱エンジンの代わりに熱太陽光発電機を使用することで、可動部品、流体、複雑な熱交換器の使用が回避されます。この上、

システム全体が経済的で、コンパクトで、騒音がありません。

研究によると、潜在熱型太陽電池は大量の残りの再生可能電力を蓄えることができるという。

このプロジェクトを主導した研究者アレハンドロ・データ氏は、「これらの電力の大部分は、風力発電や風力発電に余剰があるときに生成されることになる。

そのため、電力市場では非常に安い価格で販売されることになります。これらの余剰電力を非常に安価なシステムに貯蔵することが非常に重要です。とても意味のあることです

余剰電力を熱の形で蓄えるのは、エネルギーを蓄える最も安価な方法の一つだからです。」

2. リチウムイオン電池に比べて40倍安い

特に、シリコンとフェロシリコンは、キロワット時あたり 4 ユーロ未満のコストでエネルギーを貯蔵できます。これは、現在の固定リチウムイオンよりも 100 倍安価です。

バッテリー。コンテナと断熱層を追加すると、総コストはさらに高くなります。ただし、調査によると、システムが十分に大きい場合、通常はさらに多くの

10 メガワット時を超える場合、断熱材のコストは総額に占める割合が小さいため、おそらく 1 キロワット時あたり約 10 ユーロのコストに達するでしょう。

システムのコスト。ただし、リチウム電池のコストは 1 キロワット時あたり約 400 ユーロです。

このシステムが直面する問題の 1 つは、蓄えられた熱のごく一部しか電気に変換されないことです。この過程での変換効率はどのくらいでしょうか?方法

残りの熱エネルギーを利用することが重要な問題です。

しかし、チームの研究者らは、これらは問題ではないと考えている。システムが十分に安価であれば、エネルギーの 30 ～ 40% だけを次の形で回収する必要があります。

これにより、リチウムイオン電池などの他のより高価な技術よりも優れたものになります。

さらに、電気に変換されなかった残りの60〜70％の熱は、建物、工場、都市に直接送られ、石炭と自然エネルギーを削減できます。

ガスの消費量。

熱は世界のエネルギー需要の 50% 以上を占め、世界の二酸化炭素排出量の 40% を占めています。このようにして、風力や太陽光発電のエネルギーを潜在的に蓄えます。

熱型太陽電池はコストを大幅に節約できるだけでなく、再生可能資源を通じて市場の膨大な熱需要にも対応できます。

3. 課題と今後の展望

マドリッド工科大学のチームが設計したシリコン合金材料を使用した新しい太陽光発電蓄熱技術は、

材料コスト、蓄熱温度、エネルギー貯蔵時間の面で有利です。ケイ素は地殻の中で 2 番目に豊富な元素です。コスト

珪砂1トンあたりの価格はわずか30～50ドルで、溶融塩材料の1/10です。また、珪砂の蓄熱温度差

粒子は溶融塩よりもはるかに高く、最高使用温度は1000℃以上に達することがあります。動作温度も高くなります

光熱発電システム全体のエネルギー効率の向上に貢献します。

熱型太陽電池の可能性に注目しているのは Datus のチームだけではありません。彼らには 2 つの強力なライバルがいます。それは名門マサチューセッツ大学です。

テクノロジーとカリフォルニアの新興企業 Antola Energy。後者は、重工業（大型バッテリー）で使用される大型バッテリーの研究開発に焦点を当てています。

化石燃料消費者）、今年 2 月に研究を完了するために 5,000 万米ドルを獲得しました。ビル・ゲイツ氏のブレークスルー・エネルギー基金が提供した資金の一部

投資信託。

マサチューセッツ工科大学の研究者らは、彼らの熱太陽電池モデルは暖房に使用されるエネルギーの 40% を再利用できたと発表しました。

試作電池の内部材料。彼らは次のように説明しました。「これにより、熱エネルギー貯蔵の最大効率とコスト削減の道が生まれます。

電力網の脱炭素化が可能になります。」

マドリッド工科大学のプロジェクトは回収できるエネルギーの割合を測定できていないが、アメリカのモデルよりも優れている

ある面では。プロジェクトを主導した研究者アレハンドロ・データ氏は次のように説明しました。「この効率を達成するには、MIT プロジェクトは温度を

2400度。当社のバッテリーは 1200 度で動作します。この温度では、効率は彼らの効率よりも低くなりますが、断熱の問題ははるかに少なくなります。

結局のところ、熱損失を生じさせずに材料を 2400 度で保管することは非常に困難です。」

もちろん、このテクノロジーは市場に投入される前にまだ多額の投資が必要です。現在の実験室のプロトタイプのエネルギー貯蔵量は 1 kWh 未満です

しかし、この技術を収益性の高いものにするためには、10 MWh 以上のエネルギー貯蔵容量が必要です。したがって、次の課題は規模の拡大です。

テクノロジーを開発し、その実現可能性を大規模にテストします。これを達成するために、マドリッド工科大学の研究者たちはチームを構築してきました。

それを可能にするために。