2022年6月,一家名為Energy Dome的公司在意大利撒丁島建設了世界上第一個二氧化碳儲能項目,規(guī)模為2.5MW/4MWh。
今年8月,中國首個二氧化碳儲能驗證項目投運,該項目由東方電氣集團東方汽輪機有限公司、百穰新能源科技(深圳)有限公司、西安交通大學能源與動力工程學院共同打造。
“世界第一”和“國內第一”,二氧化碳儲能在今年正式進入行業(yè)視野,這也讓不少人對二氧化碳儲能技術充滿了好奇,全球氣候變暖的元兇二氧化碳也可以用來儲能嗎?
世界第一個二氧化碳儲能系統(tǒng)
世界上第一個二氧化碳儲能系統(tǒng)是由意大利初創(chuàng)公司Energy Dome建立的,于2020年2月開始進行二氧化碳儲能初始階段的運行測試,僅用了兩年多的時間就從概念發(fā)展到了多兆瓦級的全面測試。
Energy Dome于2019年創(chuàng)立,在2020年12月獲得Third Derivative種子輪投資,并與2021年12月進行了1100萬美元的A輪融資。該公司已經計劃在2023年底前完成一個20MW/200MWh的大規(guī)模長時儲能系統(tǒng)。
▌Energy Dome的二氧化碳儲能運行原理
在充電過程中,二氧化碳氣體被儲存在一個密封的穹頂中,通過使用多余的電力將其壓縮成液體,此時壓縮過程中產生的熱量也會被捕獲并儲存起來供以后再次使用。
在放電過程中,儲存的熱量被用來再次蒸發(fā)液態(tài)二氧化碳,此時二氧化碳就會升溫、蒸發(fā)和膨脹,轉動渦輪機并發(fā)電。
▌Energy Dome二氧化碳儲能的特點
和空氣相比,二氧化碳允許高密度能量存儲,因為它是為數不多的可以在正常環(huán)境溫度和壓力下冷凝并儲存為液體的氣體之一。除此之外,Energy Dome的二氧化碳儲能還有以下特點:
1)低成本。該儲能系統(tǒng)使用的所有材料都是常見的,并且很容易獲得。Energy Dome表示,其二氧化碳儲能系統(tǒng)將在未來幾年實現50-60美元/兆瓦時(340~410元/兆瓦時)的度電成本。這將比鋰離子電池低兩倍多。
2)效率高。Energy Dome的首席執(zhí)行官Claudio Spadacini在接受采訪時表示,其二氧化碳儲能系統(tǒng)效率為75-80%。
3)可持續(xù)性。該系統(tǒng)所采用的組件和設計確保了長壽命、可回收,壽命預計約為30年。同時,此系統(tǒng)是完全封閉的,閉環(huán)系統(tǒng)不會產生排放,二氧化碳儲能是完全可持續(xù)和完全可回收的。
4)模塊化系統(tǒng)。二氧化碳儲能系統(tǒng)將是模塊化的,可以根據需要擴展到任何尺寸。液態(tài)二氧化碳容器、壓縮機、渦輪機均有不同尺寸,使用者可以根據需要,以最合適的充電或放電率來優(yōu)化設計。
國內第一個二氧化碳儲能驗證項目
去年10月,東方電氣集團東方汽輪機有限公司、百穰新能源科技(深圳)有限公司和西安交通大學能源與動力工程學院共同舉行國內首個“新型二氧化碳儲能驗證項目”的開工儀式,標志著我國這一儲能技術邁開了真正工程化應用的步伐。
該項目于今年8月正式投運。
主要技術提供方的百穰新能源成立于2021年,是一家新型儲能科技公司,主營壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)和設備的研發(fā)、集成、銷售和運營。擁有低壓氣倉和系統(tǒng)設計等核心技術。該公司于今年8月底完成近億元的A輪融資。
▌百穰二氧化碳儲能技術原理
百穰二氧化碳儲能是一種氣液互轉、兩態(tài)協(xié)同儲能技術。
充電時用低谷電力驅動壓縮機將常溫常壓二氧化碳氣體壓縮至液態(tài),并將液化后的二氧化碳儲存在高壓裝置中;收集壓縮二氧化碳過程中產生的熱能,并儲存在儲熱裝置中;
放電時利用低品位熱量將液態(tài)二氧化碳氣化,通過儲存的熱量促進二氧化碳膨脹,驅動透平旋轉發(fā)電。
▌百穰二氧化碳儲能技術特點
百穰長時大容量二氧化碳儲能系統(tǒng),具有“高效率、低成本、高安全、無污染、長壽命、智能化”等多項優(yōu)勢;系統(tǒng)具備獨特的余熱利用能力,能夠挖掘中國工業(yè)余熱的巨大潛在價值;系統(tǒng)具有極好的普適性,可在各種地理環(huán)境和氣候條件下使用。
低成本。二氧化碳儲能建設成本顯著低于抽水蓄能,度電成本最低可達0.2元/度;
高效率。該系統(tǒng)電到電設計效率高達82%,系統(tǒng)實際效率也能達到60%以上,并且在逐步提升;
無地域限制。二氧化碳儲能系統(tǒng)的建設對地理環(huán)境和氣候條件沒有特殊要求,適合全球部署;
大容量。其儲能時長多達16+小時,釋能功率可達GW級;
長壽命,無衰減。該儲能系統(tǒng)壽命長達30年,設計使用期內循環(huán)次數超過10000次,可做到效率無衰減、容量無衰減;
安全無污染,易升級改造。循環(huán)工質采用二氧化碳,無燃爆風險,無污染殘留。其充電功率和時長均可平滑擴容,升級改造成本低。
位于東方汽輪機廠區(qū)內的這個新型二氧化碳儲能驗證項目占地18000㎡,約為兩個半足球場大小,儲能規(guī)模10MW/20MWh,能在2小時內存滿2萬度電,是全球單機功率最大,儲能容量最大的二氧化碳儲能項目。
除了上述公司外,一些新的企業(yè)正在進入二氧化碳儲能領域。
成立于2022年初的北京嘉泰新能科技有限公司已經完成數千萬元的天使輪融資。該公司致力于壓縮氣體儲能技術的研究與積累,參與了多個國家級儲能示范項目的建設,是中國最早涉足壓縮氣體儲能技術落地的團隊之一。
在壓縮空氣儲能方面,嘉泰的方案是基于天然洞穴和人工洞穴設計;壓縮二氧化碳儲能技術則可以利用儲氣罐或儲液罐,具有系統(tǒng)體積、占地面積相對較小,可更加靈活地進行部署的優(yōu)勢。目前,嘉泰新能技術團隊正在進行十兆瓦級的壓縮二氧化碳儲能系統(tǒng)設計工作。
二氧化碳儲能在經濟性上有著顯著優(yōu)勢,安全性上也不存在燃燒爆炸等風險,在存儲時長方面,也可以輕松實現24小時長時間存儲,適用于未來大規(guī)模長時儲能的市場需求。
目前,壓縮空氣儲能技術已經開始步入商業(yè)化,陸續(xù)有百兆瓦級別的大型項目投建,作為一種和壓縮空氣儲能技術原理類似的新型儲能技術,二氧化碳儲能的發(fā)展才剛剛開始,這是一種更具前景的儲能技術嗎?時間將最終給出準確的答案。
原標題:壓縮二氧化碳儲能更有前景?