European Energy Research Alliance

(EERA) Joint Research Program on Energy Efficiency of Industrial Processes (JP EEIP) เปิดตัวเอกสารไวท์เปเปอร์ "Industrial Heat Storage: Supporting Transformation to Decarbonized Industry" ซึ่งนำเสนอสถานะปัจจุบัน ความท้าทาย และข้อเสนอแนะด้านการวิจัยและพัฒนาของเทคโนโลยีกักเก็บความร้อนทางอุตสาหกรรม ประเด็นหลักมีดังนี้:

1. การใช้งานที่เป็นไปได้ของการเก็บความร้อนในอุตสาหกรรม

1. การทำความร้อนหรือความเย็นในกระบวนการอุตสาหกรรม

ระบบทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์อุตสาหกรรมสามารถใช้ร่วมกับระบบกักเก็บความร้อนได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ การใช้งานที่มีแนวโน้มรวมถึง: ① สำหรับความต้องการความร้อนของกระบวนการที่อุณหภูมิสูง (400°C) สามารถใช้การทำความร้อนด้วยไฟฟ้าร่วมกับที่เก็บความร้อนที่เป็นของแข็งที่มีรูพรุน ② สำหรับน้ำร้อนอุณหภูมิปานกลางและความต้องการไอน้ำในกระบวนการ (สูงถึง 200°C) มีหลายตัวเลือก รวมถึงการรวมกันของปั๊มความร้อนอุตสาหกรรมและที่เก็บความร้อน และการรวมกันของระบบทำความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์และการเก็บความร้อน ③สำหรับห้องเย็นอุตสาหกรรม (ต่ำกว่า 6°C) ระบบทำความเย็น (เช่น แอร์คูลเลอร์หรือเครื่องปรับอากาศ) สามารถจัดหาระบบเก็บความร้อนความร้อนสัมผัสหรือวัสดุเปลี่ยนเฟสได้ พลังงานอุณหภูมิต่ำเพื่อตอบสนองความต้องการความเย็นสูงสุดเมื่อเริ่มต้นใหม่ วงจรทำความเย็นและใช้ไฟฟ้าหมุนเวียนต้นทุนต่ำ

2. การนำความร้อนเหลือทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมมาใช้ประโยชน์

การใช้งานที่มีแนวโน้มรวมถึง: ① การเก็บความร้อนระยะสั้น ซึ่งความร้อนที่เหลือจากการประมวลผลเป็นชุดถูกใช้เพื่ออุ่นชุดถัดไปเพื่อลดการป้อนพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงาน และเทคโนโลยีการเก็บความร้อนที่ใช้ขึ้นอยู่กับความร้อนที่เหลืออยู่ ( ตัวอย่างเช่น กระบวนการคายความร้อนในอุตสาหกรรมเคมีที่ต้องการอุณหภูมิเริ่มต้นที่เพียงพอ เช่น โพลิเมอไรเซชันหรืออัลคอกซิเลชัน) การเก็บความร้อนในระยะสั้นยังสามารถปรับปรุงศักยภาพของการให้ความร้อนแบบรวมโดยใช้ความร้อนส่วนเกินในอุตสาหกรรมที่ผันผวน ② การเก็บความร้อนระยะยาว การผลิตภาคอุตสาหกรรม ความร้อนที่เหลืออยู่ในกระบวนการจะถูกเก็บไว้เพื่อให้ความร้อนในอวกาศสำหรับฐานอุตสาหกรรมในฤดูหนาว หรือส่งออกไปยังเครือข่ายการทำความร้อนในเขต ซึ่งกำหนดให้อุณหภูมิในการจัดเก็บความร้อนอยู่ที่ 70-120°C หรือเพื่ออัพเกรดความร้อนอุณหภูมิต่ำที่เก็บไว้

3. ที่เก็บความร้อนสำรองทางอุตสาหกรรม

ที่เก็บความร้อนสำรองทางอุตสาหกรรมสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานความร้อนที่ต่อเนื่องในกรณีฉุกเฉิน ซึ่งต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วและความน่าเชื่อถือสูง ในปัจจุบัน อุตสาหกรรมส่วนใหญ่อาศัยหม้อไอน้ำที่ใช้ก๊าซเป็นแหล่งความร้อนสำรอง และระบบกักเก็บความร้อนสามารถให้ไอน้ำสำรองได้ โดยหลีกเลี่ยงการใช้หม้อไอน้ำ ผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในท้องตลาดในปัจจุบันคือเครื่องสะสมไอน้ำ ในขณะที่การเก็บความร้อนด้วยวัสดุแบบเปลี่ยนเฟสและโซลูชั่นการเก็บความร้อนด้วยความร้อนเคมีคือจุดสนใจของการพัฒนาในอนาคต สำหรับการเก็บความร้อนที่อุณหภูมิสูงขึ้น สามารถใช้การเก็บความร้อนที่เป็นของแข็งที่มีรูพรุนได้ และสามารถพัฒนาวัสดุเปลี่ยนเฟสที่มีอุณหภูมิสูงและการเก็บความร้อนทางเทอร์โมเคมีได้ในอนาคต

4. แหล่งจ่ายไฟความร้อนอุตสาหกรรม

นอกจากแบตเตอรี่แล้ว ที่เก็บความร้อนยังสามารถให้โซลูชันต้นทุนต่ำเพื่อตอบสนองความต้องการในอนาคตสำหรับพลังงานสูง ความจุสูง และการเก็บพลังงานในระยะยาว แหล่งจ่ายไฟความร้อนอุตสาหกรรมจำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีหลายอย่าง: ①แบตเตอรี่ Carnot อุณหภูมิสูงโดยใช้ไฟฟ้า การทำความร้อนจะเก็บความร้อนไว้ในของแข็งที่มีรูพรุนสูงถึง 800°C; ②แบตเตอรี่คาร์โนต์อุณหภูมิปานกลาง ใช้ปั๊มความร้อนเพื่อแปลงไฟฟ้าเป็นความร้อน สูงถึง 200°C เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ความร้อนทิ้งจากอุตสาหกรรมสามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนสำหรับปั๊มความร้อน ③ระบบอัดอากาศแบบอะเดียแบติก ต้องการการเก็บความร้อนที่อุณหภูมิสูง (มักใช้ของแข็งที่มีรูพรุนแบบเซรามิก)

2. สถานะปัจจุบันและความท้าทายของเทคโนโลยีการเก็บความร้อนทางอุตสาหกรรม

1. การเก็บความร้อนที่สมเหตุสมผล

การเก็บความร้อนที่เหมาะสมจะเก็บหรือปล่อยความร้อนโดยการเพิ่มหรือลดอุณหภูมิของวัสดุ วัสดุเก็บความร้อนโดยทั่วไปประกอบด้วยน้ำ น้ำมันระบายความร้อน หิน หินทราย ดินเหนียว อิฐ เหล็ก คอนกรีต และเกลือหลอมเหลว

(1) ระดับความครบกำหนดทางเทคนิค (TRL) ของการเก็บความร้อนสัมผัสแบบใช้ของเหลวถึงระดับ 9 และส่วนใหญ่จะใช้ในสถานการณ์ที่ต้นทุนต่ำและพื้นที่ไม่จำกัด และระยะเวลาการเก็บความร้อนคือหลายชั่วโมง หลายวัน. ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ ① เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานเชิงปริมาตร ซึ่งช่วยลดความต้องการพื้นที่ ② ลดอุณหภูมิ ความดัน และชะลอการกัดกร่อนของเกลือหลอมเหลว ③ ลดการสูญเสียความร้อนเนื่องจากขาดความกระชับ

(2) TRL ที่เก็บความร้อนสัมผัสได้แบบแข็งถึงระดับ 7 ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในสถานการณ์ที่ต้นทุนต่ำและพื้นที่ไม่จำกัด และระยะเวลาการเก็บความร้อนคือหลายชั่วโมงถึงหลายวัน ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ: ① ลดน้ำหนักและเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตร จึงช่วยลดความต้องการพื้นที่และน้ำหนักของระบบ ② ปรับปรุงกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อน

(3) การเก็บความร้อนที่สัมผัสได้ TRL ตามแหล่งกักเก็บใต้ดิน เช่น ชั้นหินอุ้มน้ำ ถึงระดับ 7 ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเก็บความร้อนตามฤดูกาลขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 90°C และยังสามารถใช้ความร้อนระหว่างการชาร์จได้อีกด้วย ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ ①ลดข้อกำหนดด้านพื้นที่ ②ลดการพึ่งพาสภาพทางธรณีวิทยาที่เฉพาะเจาะจง ③ลดการสูญเสียความร้อนที่อุณหภูมิสูง ④ลดเวลาเริ่มต้น ⑤เพิ่มช่วงอุณหภูมิ

(4) TRL ที่เก็บความร้อนที่เหมาะสมตามเหมืองถึงระดับ 7 ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเก็บความร้อนขนาดใหญ่ในช่วงอุณหภูมิ 60-80°C เป็นเวลาหลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน และยังสามารถใช้ความร้อนได้ในระหว่าง กำลังชาร์จ ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ: ①ลดความต้องการพื้นที่ผิว; ②ปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดเก็บความร้อนและปรับปรุงอิทธิพลของระดับอุณหภูมิการจัดเก็บความร้อนและลักษณะการแบ่งชั้น

2. การเก็บความร้อนแฝง

การจัดเก็บความร้อนแฝงใช้การเปลี่ยนเฟสของวัสดุจัดเก็บ วัสดุเปลี่ยนเฟสทั่วไป ได้แก่ น้ำแข็ง พาราฟิน กรดไขมัน น้ำตาลแอลกอฮอล์ เกลือไฮเดรต เกลืออนินทรีย์ และโลหะ TRL ของเทคโนโลยีนี้คือ 4-7 และส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์เก็บความร้อนขนาดเล็ก และระยะเวลาการเก็บความร้อนคือหลายชั่วโมงถึงหลายวัน ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ: ① เพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อน; ② ปรับปรุงมาตรฐานและกระบวนการเชิงพาณิชย์ของวัสดุเปลี่ยนเฟส ③ ปรับปรุงความเก่งกาจของโซลูชัน ④ ปรับปรุงความทนทานของวัสดุเปลี่ยนเฟส ⑤ ปรับปรุงความบริสุทธิ์ของวัสดุเก็บความร้อน

3. การเก็บความร้อนแบบดูดซับ

การเก็บความร้อนแบบดูดซับขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ระหว่างก๊าซกับของแข็งระหว่างตัวดูดซับ (ก๊าซ) กับตัวดูดซับที่เป็นของแข็งหรือของเหลว โดยทั่วไปที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200 °C ความร้อนของการดูดซับที่เกี่ยวข้องในกระบวนการดูดซับ/การคายความร้อนแบบผันกลับได้นี้มักจะมากกว่าการเก็บความร้อนแบบสัมผัสและแบบแฝง ซึ่งมีข้อดีคือสามารถเก็บความร้อนได้เป็นเวลานานโดยสูญเสียความร้อนน้อยที่สุด ตัวดูดซับที่เป็นของแข็งโดยทั่วไปประกอบด้วยวัสดุที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุน เช่น ซีโอไลต์ ซิลิกาเจล และอะลูมินากัมมันต์ที่สามารถดูดซับ/ดูดซับก๊าซ เช่น น้ำหรือไอแอมโมเนีย ตัวดูดซับของเหลวทั่วไปคือสารละลายเกลือเข้มข้น เช่น ลิเธียมคลอไรด์ ลิเธียมโบรไมด์ และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ TRL ของการเก็บความร้อนแบบดูดซับคือ 6-8 ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีพื้นที่จำกัด และเก็บความร้อนได้นานหลายชั่วโมงถึงหลายเดือน ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ: ① เพิ่มวัสดุเชิงพาณิชย์ที่สามารถใช้งานได้สูงกว่า 200 °C; ② ใช้พลังงานเย็นที่สร้างขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ③ ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างการชาร์จและการคายประจุ

4. การเก็บความร้อนทางเทอร์โมเคมี

การเก็บความร้อนทางเทอร์โมเคมียังขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ของก๊าซ-ของแข็ง คล้ายกับการเก็บความร้อนแบบดูดซับ ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบจากการสูญเสียความร้อนเพียงเล็กน้อย แต่มีความหนาแน่นของการเก็บความร้อนสูงกว่าและต้นทุนต่ำกว่า ข้อแตกต่างหลักจากการเก็บความร้อนแบบดูดซับคือก๊าซจะถูกดูดซับโดยตรงโดยตะแกรงทึบ ซึ่งจะทำให้โครงสร้างผลึกเปลี่ยนไป เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 200°C ให้ใช้เกลือและก๊าซอนินทรีย์ที่เป็นของแข็งสำหรับเก็บความร้อนทางความร้อน เช่น แคลเซียมคลอไรด์และไอน้ำ หรือสตรอนเชียมคลอไรด์และไอแอมโมเนีย ในช่วงอุณหภูมิ 250-600°C ใช้ไฮดรอกไซด์ในการขึ้นรูป (เช่น แคลเซียมออกไซด์/แคลเซียมไฮดรอกไซด์) และปฏิกิริยาคาร์บอเนชัน (เช่น แคลเซียมออกไซด์/แคลเซียมคาร์บอเนต) เพื่อกักเก็บความร้อน ในช่วงอุณหภูมิ 800-1800°C ปฏิกิริยาออกซิเดชันสามารถใช้เก็บความร้อนได้ เช่น แบเรียมเปอร์ออกไซด์/แบเรียมออกไซด์ หรือ เหล็ก/เหล็กออกไซด์ ค่า TRL ของการเก็บความร้อนทางเทอร์โมเคมีคือ 4-6 ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีที่มีพื้นที่จำกัด และระยะเวลาการเก็บความร้อนคือหลายชั่วโมงถึงหลายเดือน ความท้าทายทางเทคนิคหลักที่เทคโนโลยีประเภทนี้ต้องเผชิญคือ ① การปรับปรุงความทนทานและความเสถียรของวัสดุ ② ขจัดปัญหาการรวมตัวกัน/การรวมตัวกัน; ③ ลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างการชาร์จและการคายประจุ

3. โซลูชันเทคโนโลยีการเก็บความร้อนที่เกิดขึ้นใหม่

1. การเก็บความร้อนสัมผัสที่เป็นของแข็ง

ระบบจัดเก็บความร้อนสัมผัสของแข็งให้วิธีการที่เชื่อถือได้และปลอดภัยในการเก็บความร้อนที่อุณหภูมิสูง และเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ล่าสุด ได้แก่ การเก็บความร้อนจากคอนกรีตและการเก็บความร้อนแบบเบด บริษัท EnergyNest ของนอร์เวย์ได้พัฒนาและสาธิตระบบกักเก็บความร้อนแบบโมดูลาร์จากคอนกรีตที่นำไฟฟ้าได้สูง ซึ่งเรียกว่า Heatcrete® ซึ่งเพิ่งนำไปใช้กับเครือข่ายท่อไอน้ำของโรงงานเคมีในนอร์เวย์ และจะนำไปใช้ในโรงงานอิฐและบริษัท Senftenbacher ใน ออสเตรียในอนาคตโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม Sloecentrale ในเนเธอร์แลนด์ โรงงานนำร่องแบตเตอรี่ Kano ของ Siemens Gamesa ใช้ระบบกักเก็บความร้อนแบบบรรจุเตียงด้วยหินบะซอลต์ที่มีอุณหภูมิ 740°C โดยมีความจุความร้อน 130 เมกะวัตต์ชั่วโมง โรงงานรีไซเคิลเหล็กของ ArcelorMittal ในสเปนยังใช้การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่

2. วัสดุเปลี่ยนเฟสสำหรับเก็บความร้อน

การพัฒนาใหม่ของวัสดุเปลี่ยนเฟสสำหรับการเก็บความร้อนคือวัสดุเก็บความร้อนเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูง ซึ่งมีอุณหภูมิหลอมละลายเกิน 100°C เช่น ไนเตรต ยูเทคติก กรดไดคาร์บอกซิลิก น้ำตาลแอลกอฮอล์ และแม้แต่วัสดุโลหะ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับการปรับปรุงประสิทธิภาพการเก็บความร้อนของวัสดุเปลี่ยนเฟส เช่น การเพิ่มค่าการนำความร้อนโดยการเพิ่มสารตัวนำไฟฟ้า ซึ่งจะเป็นการเพิ่มอัตราการประจุ/คายประจุ ด้วยการลดพื้นที่ผิวถ่ายเทความร้อน (เช่น ครีบโลหะ) ทำให้สามารถสร้างระบบกักเก็บความร้อนที่มีขนาดกะทัดรัดและต้นทุนต่ำได้มากขึ้น นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูงชนิดใหม่เพื่อปรับปรุงโอกาสการใช้งานของวัสดุเก็บความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูง

3. การเก็บความร้อนแบบเทอร์โมเคมีและการดูดซับ

เทคโนโลยีการเก็บความร้อนแบบเทอร์โมเคมีและการดูดซับกำลังพัฒนาวัสดุผสมที่มีความหนาแน่นและเสถียรภาพของพลังงานสูง ฝ่ายวิจัยและพัฒนากำลังสำรวจวัสดุคอมโพสิตและเทคโนโลยีการเตรียมการในการเติมเกลือในเมทริกซ์ที่มีรูพรุน โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของการเก็บพลังงาน เพิ่มความเสถียรของการดูดซับ/ปฏิกิริยา และยืดอายุการใช้งานในเวลาเดียวกัน นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อนหรือการบดเป็นผงของวัสดุเทอร์โมเคมี SaltX Technology บริษัทพลังงานของสวีเดนได้ยืนยันความเป็นไปได้ของโครงการนี้ บริษัทได้พัฒนาเกลือเคลือบนาโนสำหรับระบบกักเก็บความร้อนแบบเทอร์โมเคมีที่เรียกว่า EnerStore ซึ่งประสบความสำเร็จในการชาร์จ/คายประจุหลายครั้งด้วยวัสดุต้นทุนต่ำ การไหลเวียน ระบบที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีทางความร้อนระหว่างแคลเซียมออกไซด์กับน้ำ/ไอน้ำ ได้รับการนำร่องสำหรับ Power-To-Heat ที่โรงงาน Vattenfall CHP ในกรุงเบอร์ลิน และเปิดใช้งานตั้งแต่เดือนมีนาคม 2019 ความจุความร้อนของมันคือ 10 MWh ประสิทธิภาพโดยรวมของการทำความร้อนด้วยไฟฟ้าคือ 72%-85% และสูงสุดตามทฤษฎีคือ 92% ซึ่งสามารถควบคุมอัตราการปล่อยความร้อนและระดับด้วยความแม่นยำสูง

4. การจำลองขั้นสูง

การพัฒนาแบบจำลองสามารถสนับสนุนการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บความร้อนในระบบพลังงานอุตสาหกรรมแบบบูรณาการได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถออกแบบระบบกักเก็บความร้อนอย่างรวดเร็วและทำการวิเคราะห์ความไวสำหรับการกำหนดค่าที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ตัวอย่างเช่น การประเมินประสิทธิภาพตามแบบจำลองของการออกแบบระบบได้รับการพัฒนาขึ้นใหม่ในด้านการเก็บความร้อนแฝง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบกักเก็บความร้อนทางความร้อนทางอุตสาหกรรม จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาทางความร้อนในเครื่องปฏิกรณ์และการออกแบบกระบวนการสามารถทำนายได้ด้วยแบบจำลองแบบไม่อิงพารามิเตอร์ขั้นสูง ประสิทธิภาพของระบบโดยรวมสามารถปรับปรุงได้โดยการเปลี่ยนหน่วยดูดซับดั้งเดิมให้เป็นส่วนหนึ่งของระบบทำความเย็นแบบดูดซับ/บีบอัดแบบไฮบริด โครงการนี้จะเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนโดยการรวมพลังงานความร้อนและพลังงานไฟฟ้าเข้าด้วยกัน

4. การรวมระบบกักเก็บความร้อนในอุตสาหกรรม

1. การทำความร้อนด้วยไฟฟ้าและการผลิตไฟฟ้า (Power-to-Heat-to-Power)

การใช้พลังงานไฟฟ้าของการผลิตภาคอุตสาหกรรมได้กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัยและการประยุกต์ใช้ แต่การแทนที่เชื้อเพลิงในกระบวนการทางอุตสาหกรรมด้วยพลังงานไฟฟ้าจะทำให้เกิดปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความผันผวนของแหล่งจ่ายไฟและความจุของกริด ซึ่งจำเป็นต้องแก้ไขโดยระบบกักเก็บพลังงาน จนถึงขณะนี้ ยังขาดระบบจัดเก็บพลังงานที่คุ้มค่าซึ่งไม่จำกัดโดยตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ Power-to-X-to-Power (PXP) ถือเป็นโซลูชันที่มีแนวโน้มดี ซึ่งพลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นรูปแบบอื่นของตัวพาพลังงานและจัดเก็บ แปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อจำเป็น การผลิตพลังงานความร้อนด้วยไฟฟ้า (Power-to-Heat-to-Power) เป็นตัวเลือกต้นทุนต่ำสำหรับ PXP หรือที่เรียกว่าโซลูชันแบตเตอรี่ Carnot Siemens Gamesa ได้ทำการสาธิตที่ประสบความสำเร็จ คลังเก็บแบตเตอรี่ Carnot ในฮัมบูร์ก โรงไฟฟ้าพลังความร้อนเริ่มดำเนินการในฤดูร้อนปี 2019 โดยใช้เตียงหินบะซอลต์สำหรับเก็บความร้อนและชาร์จอากาศผ่านเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและเครื่องเป่าลม ระบบนี้ใช้วงจร Rankine ของไอน้ำเพื่อเปลี่ยนความร้อนที่เก็บไว้เป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยประสิทธิภาพไฟฟ้า-ความร้อน-ไฟฟ้า 45% และผลิตไฟฟ้าสูงสุด 1.5 เมกะวัตต์

2. การปรับปรุงโรงไฟฟ้าเดิม

ระบบกักเก็บความร้อนแบบบูรณาการยังสามารถช่วยปรับปรุงโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ต้องปิดบางส่วนภายใต้เป้าหมายการลด CO2 ตัวอย่างเช่น โครงการ I-Tess ของเยอรมันแปลงพลังงานส่วนเกินของโรงไฟฟ้าถ่านหินที่มีอยู่ให้เป็นความร้อน และใช้วงจรไอน้ำของโรงไฟฟ้าเพื่อแปลงพลังงานความร้อนเมื่อไฟฟ้าขาดตลาด โครงการ Store To Power ของเยอรมันกำลังพัฒนาโรงผลิตไฟฟ้าต้นแบบระบบกักเก็บความร้อนที่รวมโรงไฟฟ้าถ่านหินที่มีอยู่เข้ากับระบบกักเก็บความร้อนที่อุณหภูมิสูง รวมถึงการทำความร้อนด้วยไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไอน้ำที่สามารถขนส่งไอน้ำได้ประมาณ 10% ในไอน้ำ วัฏจักรของโรงไฟฟ้าถ่านหิน Siemens Gamesa เป็นหนึ่งในบริษัทชั้นนำที่อุทิศตนเพื่อการเปลี่ยนแปลงโรงไฟฟ้าถ่านหิน ด้วยการรวมระบบกักเก็บความร้อน มันสามารถให้ไฟฟ้า ความร้อน หรือไอน้ำด้วยพลังงานหมุนเวียนที่ผันผวน ได้ดำเนินการระบบเก็บความร้อนหินบะซอลต์ขนาด 30 เมกะวัตต์แล้ว สาธิต.

5. ข้อเสนอแนะการดำเนินการทางเทคนิค

เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำที่เก็บความร้อนอุตสาหกรรมไปใช้ในวงกว้าง จำเป็นต้องมีการดำเนินการทางเทคนิคทันที โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระยะก่อนการขายเชิงพาณิชย์ (ระยะ P) และระยะเชิงพาณิชย์ (ระยะ C) แนะนำให้: (1) ดำเนิน

การ โครงการวิจัยและพัฒนาการเก็บความร้อนในอุตสาหกรรม (ระยะ P) โดยมุ่งเน้นไปที่ความท้าทายทางเทคนิคที่กล่าวถึงข้างต้น

(2) ดำเนินการวิจัยทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์เกี่ยวกับการเก็บความร้อนและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม (ระยะ P) รวมถึง: ① ใช้เทคโนโลยีการเก็บความร้อนในการผลิตพลังงานความร้อน/พลังงานเย็น/พลังงานหมุนเวียน เช่น แบตเตอรี่ Carnot; ② ในพลังงานหมุนเวียน เทคโนโลยีกักเก็บความร้อนถูกนำมาใช้ในการทำความร้อน/ทำความเย็นด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ตรงกับแหล่งจ่ายไฟที่ผันผวนกับความต้องการความร้อนในอุตสาหกรรม ③ ใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพและพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อตอบสนองความต้องการด้านความร้อน ④ การกู้คืน การจัดเก็บ และการใช้ความร้อนทิ้งจากอุตสาหกรรม ⑤ การเก็บความร้อนในอุตสาหกรรมเครื่องทำความเย็นและการใช้งานในห่วงโซ่ความเย็น ⑥ ใช้ที่เก็บความร้อนเป็นระบบสำรองที่เชื่อถือได้เมื่อเทคโนโลยีทำความร้อนอื่นๆ ล้มเหลว

(3) ระบุและแบ่งปันการใช้งานที่การเก็บความร้อนมีข้อได้เปรียบด้านเศรษฐกิจ สิ่งแวดล้อม และการปฏิบัติงานเหนือการเก็บพลังงานรูปแบบอื่น (แบตเตอรี่หรือไฮโดรเจน) (เฟส P)

(4) พัฒนาและดำเนินโครงการสาธิตการเก็บความร้อนและจัดทำผลการเข้าถึงแบบเปิดและข้อมูล (ระยะ P)

(5) แบ่งปันแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดอย่างจริงจังและเผยแพร่ความรู้และข้อมูลแก่ภาคอุตสาหกรรม ผู้กำหนดนโยบาย และผู้มีส่วนได้ส่วนเสียอื่น ๆ ผ่านสิ่งพิมพ์ สุนทรพจน์ และรูปแบบอื่น ๆ ของการมีส่วนร่วมของสื่อ (ระยะ P)

(6) พัฒนาฐานข้อมูลวัสดุเก็บความร้อนที่สามารถเข้าถึงได้พร้อมตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักแบบรวม (เฟส C)

(7) ร่วมมือกับหน่วยงานกำกับดูแล หน่วยงานวิชาชีพ และภาคอุตสาหกรรมเพื่อพัฒนาระบบกักเก็บความร้อนที่ได้มาตรฐาน (เฟส C)