Teknologi penyimpanan energi ini memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE 2022, 40 kali lebih murah daripada baterai lithium-ion

Penyimpanan energi termal menggunakan silikon dan ferosilikon sebagai media dapat menyimpan energi dengan biaya kurang dari 4 euro per kilowatt-jam, yaitu 100 kali lipat.

lebih murah daripada baterai lithium-ion tetap saat ini.Setelah menambahkan wadah dan lapisan insulasi, total biaya mungkin sekitar 10 euro per kilowatt-jam,

yang jauh lebih murah daripada baterai lithium seharga 400 euro per kilowatt-hour.

Mengembangkan energi terbarukan, membangun sistem tenaga baru dan mendukung penyimpanan energi merupakan hambatan yang harus diatasi.

Sifat listrik out-of-the-box dan volatilitas pembangkit energi terbarukan seperti fotovoltaik dan tenaga angin membuat penawaran dan permintaan

listrik terkadang tidak cocok.Saat ini, regulasi tersebut dapat disesuaikan dengan pembangkit listrik tenaga batu bara dan gas bumi atau tenaga air untuk mencapai stabilitas

dan fleksibilitas kekuasaan.Namun di masa depan, dengan penarikan energi fosil dan peningkatan energi terbarukan, penyimpanan energi menjadi murah dan efisien

konfigurasi adalah kuncinya.

Teknologi penyimpanan energi terutama dibagi menjadi penyimpanan energi fisik, penyimpanan energi elektrokimia, penyimpanan energi panas dan penyimpanan energi kimia.

Seperti penyimpanan energi mekanik dan penyimpanan yang dipompa termasuk dalam teknologi penyimpanan energi fisik.Metode penyimpanan energi ini memiliki harga yang relatif murah dan

efisiensi konversi tinggi, namun proyek relatif besar, terkendala letak geografis, dan masa konstruksi juga sangat panjang.Sulit untuk

beradaptasi dengan permintaan pencukuran puncak dari tenaga energi terbarukan hanya dengan penyimpanan yang dipompa.

Saat ini, penyimpanan energi elektrokimia sedang populer, dan ini juga merupakan teknologi penyimpanan energi baru yang paling cepat berkembang di dunia.energi elektrokimia

penyimpanan terutama didasarkan pada baterai lithium-ion.Pada akhir tahun 2021, kapasitas terpasang kumulatif penyimpanan energi baru di dunia telah melampaui 25 juta

kilowatt, dimana pangsa pasar baterai lithium-ion telah mencapai 90%.Hal ini disebabkan perkembangan besar-besaran kendaraan listrik, yang menyediakan a

skenario aplikasi komersial skala besar untuk penyimpanan energi elektrokimia berdasarkan baterai lithium-ion.

Namun, teknologi penyimpanan energi baterai lithium-ion, sebagai salah satu jenis baterai mobil, bukanlah masalah besar, tetapi akan ada banyak masalah jika menyangkut

mendukung penyimpanan energi jangka panjang tingkat jaringan.Salah satunya adalah masalah keamanan dan biaya.Jika baterai lithium ion ditumpuk dalam skala besar, biayanya akan berlipat ganda,

dan keamanan yang disebabkan oleh akumulasi panas juga merupakan bahaya tersembunyi yang sangat besar.Yang lainnya adalah sumber daya litium sangat terbatas, dan kendaraan listrik tidak cukup,

dan kebutuhan penyimpanan energi jangka panjang tidak dapat dipenuhi.

Bagaimana mengatasi masalah yang realistis dan mendesak ini?Sekarang banyak ilmuwan telah berfokus pada teknologi penyimpanan energi panas.Terobosan telah dilakukan di

teknologi dan penelitian yang relevan.

Pada November 2022, Komisi Eropa mengumumkan proyek pemenang penghargaan "Penghargaan Radar Inovasi UE 2022", di mana "AMADEUS"

proyek baterai yang dikembangkan oleh tim Institut Teknologi Madrid di Spanyol memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE pada tahun 2022.

"Amadeus" adalah model baterai revolusioner.Proyek yang bertujuan untuk menyimpan sejumlah besar energi dari energi terbarukan ini dipilih oleh orang Eropa

Komisi sebagai salah satu penemuan terbaik di tahun 2022.

Jenis baterai yang dirancang oleh tim ilmuwan Spanyol ini menyimpan kelebihan energi yang dihasilkan saat energi matahari atau angin tinggi dalam bentuk energi panas.

Panas ini digunakan untuk memanaskan material (paduan silikon dipelajari dalam proyek ini) hingga lebih dari 1000 derajat Celcius.Sistem berisi wadah khusus dengan

pelat fotovoltaik termal menghadap ke dalam, yang dapat melepaskan sebagian energi yang tersimpan saat permintaan daya tinggi.

Para peneliti menggunakan analogi untuk menjelaskan prosesnya: "Ini seperti memasukkan matahari ke dalam kotak."Rencana mereka mungkin merevolusi penyimpanan energi.Ini memiliki potensi besar untuk

mencapai tujuan ini dan telah menjadi faktor kunci dalam mengatasi perubahan iklim, yang membuat proyek “Amadeus” menonjol dari lebih dari 300 proyek yang diajukan

dan memenangkan Penghargaan Inovasi Terbaik UE.

Penyelenggara Penghargaan Radar Inovasi UE menjelaskan: “Poin berharganya adalah ia menyediakan sistem murah yang dapat menyimpan sejumlah besar energi untuk waktu yang lama.

lama.Ini memiliki kepadatan energi yang tinggi, efisiensi keseluruhan yang tinggi, dan menggunakan bahan yang cukup dan murah.Ini adalah sistem modular, banyak digunakan, dan dapat menyediakan

panas bersih dan listrik sesuai permintaan.

Nah, bagaimana cara kerja teknologi ini?Apa skenario aplikasi dan prospek komersialisasi di masa depan?

Sederhananya, sistem ini menggunakan kelebihan daya yang dihasilkan oleh energi terbarukan yang terputus-putus (seperti energi matahari atau energi angin) untuk melelehkan logam murah,

seperti silikon atau ferosilikon, dan suhunya lebih tinggi dari 1000 ℃.Paduan silikon dapat menyimpan sejumlah besar energi dalam proses fusinya.

Jenis energi ini disebut "panas laten".Misalnya, satu liter silikon (sekitar 2,5 kg) menyimpan lebih dari 1 kilowatt-jam (1 kilowatt-jam) energi dalam bentuk

panas laten, yaitu energi yang terkandung dalam satu liter hidrogen pada tekanan 500 bar.Namun, tidak seperti hidrogen, silikon dapat disimpan di bawah atmosfer

tekanan, yang membuat sistem lebih murah dan lebih aman.

Kunci dari sistem ini adalah bagaimana mengubah panas yang tersimpan menjadi energi listrik.Ketika silikon meleleh pada suhu lebih dari 1000 º C, ia bersinar seperti matahari.

Oleh karena itu, sel fotovoltaik dapat digunakan untuk mengubah panas radiasi menjadi energi listrik.

Apa yang disebut generator fotovoltaik termal seperti perangkat fotovoltaik miniatur, yang dapat menghasilkan energi 100 kali lebih banyak daripada pembangkit listrik tenaga surya tradisional.

Dengan kata lain, jika satu meter persegi panel surya menghasilkan 200 watt, satu meter persegi panel fotovoltaik termal akan menghasilkan 20 kilowatt.Dan tidak hanya

daya, tetapi juga efisiensi konversi lebih tinggi.Efisiensi sel fotovoltaik termal adalah antara 30% dan 40%, yang bergantung pada suhu

dari sumber panas.Sebaliknya, efisiensi panel surya fotovoltaik komersial adalah antara 15% dan 20%.

Penggunaan generator fotovoltaik termal alih-alih mesin termal tradisional menghindari penggunaan bagian yang bergerak, cairan, dan penukar panas yang kompleks.Lewat sini,

seluruh sistem bisa ekonomis, kompak dan tidak bersuara.

Menurut penelitian, sel fotovoltaik termal laten dapat menyimpan sisa daya terbarukan dalam jumlah besar.

Alejandro Data, seorang peneliti yang memimpin proyek tersebut, mengatakan: “Sebagian besar dari listrik ini akan dihasilkan ketika ada surplus pembangkit listrik tenaga angin dan angin,

sehingga akan dijual dengan harga yang sangat rendah di pasar listrik.Sangat penting untuk menyimpan kelebihan listrik ini dalam sistem yang sangat murah.Ini sangat berarti untuk

menyimpan kelebihan listrik dalam bentuk panas, karena ini adalah salah satu cara termurah untuk menyimpan energi.”

2. Ini 40 kali lebih murah daripada baterai lithium-ion

Secara khusus, silikon dan ferosilikon dapat menyimpan energi dengan biaya kurang dari 4 euro per kilowatt-jam, yang 100 kali lebih murah daripada lithium-ion tetap saat ini.

baterai.Setelah menambahkan wadah dan lapisan insulasi, total biaya akan lebih tinggi.Namun menurut penelitian, jika sistemnya cukup besar, biasanya lebih

dari 10 megawatt jam, mungkin akan mencapai biaya sekitar 10 euro per kilowatt jam, karena biaya isolasi termal akan menjadi bagian kecil dari total

biaya sistem.Namun, biaya baterai litium sekitar 400 euro per kilowatt-jam.

Satu masalah yang dihadapi sistem ini adalah hanya sebagian kecil dari panas yang tersimpan yang diubah kembali menjadi listrik.Berapa efisiensi konversi dalam proses ini?Bagaimana caranya

menggunakan energi panas yang tersisa adalah masalah utama.

Namun, tim peneliti percaya bahwa ini bukanlah masalah.Jika sistemnya cukup murah, hanya 30-40% energi yang perlu dipulihkan dalam bentuk

listrik, yang akan membuatnya lebih unggul dari teknologi lain yang lebih mahal, seperti baterai lithium-ion.

Selain itu, sisa 60-70% panas yang tidak diubah menjadi listrik dapat langsung ditransfer ke gedung, pabrik atau kota untuk mengurangi batu bara dan sumber daya alam.

konsumsi gas.

Panas menyumbang lebih dari 50% permintaan energi global dan 40% emisi karbon dioksida global.Dengan cara ini, menyimpan energi angin atau fotovoltaik secara laten

sel fotovoltaik termal tidak hanya dapat menghemat banyak biaya, tetapi juga memenuhi permintaan panas pasar yang sangat besar melalui sumber daya terbarukan.

3. Tantangan dan prospek ke depan

Teknologi penyimpanan panas fotovoltaik termal baru yang dirancang oleh tim Universitas Teknologi Madrid, yang menggunakan bahan paduan silikon, telah

keuntungan dalam biaya material, suhu penyimpanan termal dan waktu penyimpanan energi.Silikon adalah unsur paling melimpah kedua di kerak bumi.Biaya

per ton pasir silika hanya 30-50 dolar, yaitu 1/10 dari bahan garam cair.Selain itu, perbedaan suhu penyimpanan termal pasir silika

partikel jauh lebih tinggi daripada garam cair, dan suhu operasi maksimum dapat mencapai lebih dari 1000 ℃.Suhu operasi yang lebih tinggi juga

membantu untuk meningkatkan efisiensi energi secara keseluruhan dari sistem pembangkit listrik fototermal.

Tim Datus bukan satu-satunya yang melihat potensi sel fotovoltaik termal.Mereka memiliki dua saingan kuat: Massachusetts Institute of yang bergengsi

Teknologi dan California start-up Antola Energy.Yang terakhir berfokus pada penelitian dan pengembangan baterai besar yang digunakan dalam industri berat (besar

konsumen bahan bakar fosil), dan memperoleh US $50 juta untuk menyelesaikan penelitian pada bulan Februari tahun ini.Dana Energi Terobosan Bill Gates menyediakan beberapa

dana investasi.

Para peneliti di Institut Teknologi Massachusetts mengatakan bahwa model sel fotovoltaik termal mereka telah mampu menggunakan kembali 40% energi yang digunakan untuk memanaskan

bahan internal baterai prototipe.Mereka menjelaskan: “Ini menciptakan jalur untuk efisiensi maksimum dan pengurangan biaya penyimpanan energi panas,

memungkinkan untuk mendekarbonisasi jaringan listrik.”

Proyek Institut Teknologi Madrid belum dapat mengukur persentase energi yang dapat dipulihkan, tetapi lebih unggul dari model Amerika

dalam satu aspek.Alejandro Data, peneliti yang memimpin proyek tersebut menjelaskan: “Untuk mencapai efisiensi ini, proyek MIT harus menaikkan suhu menjadi

2400 derajat.Baterai kami bekerja pada 1200 derajat.Pada suhu ini, efisiensinya akan lebih rendah daripada mereka, tetapi masalah insulasi panas kami jauh lebih sedikit.

Lagi pula, sangat sulit untuk menyimpan bahan pada suhu 2400 derajat tanpa menyebabkan kehilangan panas.”

Tentunya teknologi ini masih membutuhkan banyak investasi sebelum masuk ke pasar.Prototipe laboratorium saat ini memiliki penyimpanan energi kurang dari 1 kWh

tetapi untuk membuat teknologi ini menguntungkan, diperlukan kapasitas penyimpanan energi lebih dari 10 MWh.Oleh karena itu, tantangan selanjutnya adalah memperluas skala

teknologi dan menguji kelayakannya dalam skala besar.Untuk mencapai hal ini, para peneliti dari Madrid Institute of Technology telah membangun tim

untuk membuatnya mungkin.