纽大MGA创新技术专利 ,助力澳洲欧洲电力网的能源全部可再生
分类:院校介绍2020-12-03
被命名为互溶间隙合金(MGA)的特殊合金块新材料,能够吸收再生能源的能量,并将其以热能的形式低成本安全地储存起来。该材料可用作发电站蒸汽汽轮机燃料,以取代燃烧煤炭发电。
Patented by the University of Newcastle, a team of engineers spent years perfecting the innovation to effectively and affordably store thermal energy. Their solution –20cm x 30cm x 16cm blocks – can be retrofitted to retired power plants or introduced to existing power plants to help them transition from fossil fuels to renewables. Stackable like LEGO®, MGA blocks can be added or removed to scale the system up or down to meet market demand.
纽卡斯尔大学已获此专利,工程师团队经数年不断完善该项创新技术,以实现热能的高效、低成本储能。他们的解决方案–20cm x 30cm x 16cm的储热模块–可用来翻新废弃发电站,或引入现役发电站,帮助他们实现从化石燃料向可再生能源的转化。MGA模块可以像乐高®积木块一样组合,通过增加或减少模块来调整整体系统强弱,以满足不同市场需求。
University of Newcastle Materials Scientist and lead researcher, Professor Erich Kisi, said the innovation enabled renewable energy to be used as reliable baseload power – providing a sought-after solution to transition from fossil fuels to renewable technology whilst maintaining existing infrastructure and associated workforces.
纽卡斯尔大学材料科学家和研究员Erich Kisi教授称,该项创新技术使可再生能源可作为可靠基载电力-为实现化石燃料向可再生技术过渡提供了一个广受认可的解决方案,同时仍保持现有基础设施和劳动力。
“我们目的在于将低价且丰富的可再生能源利用起来,在发电高峰时能量被输出,能源在一天内的任何时间都能被储藏和调度,以满足消费者的需求。”
“与受到管控的煤炭发电不同的是,可再生能源的挑战是确定性与持续性较弱。你在街上随处可见的连接房屋、建筑的电线杆和电线的电网,是无法负荷可再生能源发电高峰时所产生的巨大能量的,”Kisi教授说道。
“重设整个电网造价过高,于是我们为MGA作为一种能量储蓄解决方案与现有设施相结合做了新的设计。我们已使可再生能源在电网规模上兼容,这样即使在没有阳光或风能下降时,电网仍能随需应变提供电能。”
助力澳洲制造业
在CP Ventures和澳大利亚政府工业、创新和科学部,近100万澳元加速商业化拨款的支持下,MGA热力团队正在新建位于新南威尔士州的制造厂,以批量化生产商用等级的模块。
教授Kisi称这个工厂即将创造多个全职就业岗位。
“这个产业具有成为本地全新工业的潜力,为可再生能源项目制造超高价值的热能储存材料。”
“我们位于Hunter地区这一地理位置非常理想。该地区工业中心背景强大,获取原材料的渠道优势明显。”
CP Ventures合作方Emlyn Scott表示,MGA技术在大规模储能领域具有独特的关键性能和可扩展性。
“让人热血沸腾的是,作为一个切实可行的能源储存解决方案,它弥补了可再生能源在技术上的缺失。我们相信它具有改变世界的潜力,”Scott先生说道。
安全,低成本
Kisi教授说,人们常常把MGA模块比作电池,因二者都储能。但是MGA模块远比电池价格低,也更安全,续航时间更长,且比电池拥有更强的可扩展性。
“我们的模块采购了大量现成的原材料,以非常低价格的成本生产,来适应不同的能源存储规模 - -它们的成本相当于同等大小锂电池成本的10%,但是却能产生相同的能量,”Kisi教授说道。
Kisi教授表示,这项技术能够储存几百万千瓦时的能量,它远优于现有的能量储存技术,可实现系统超快速度充电。
它可以将电能将近100%转化为热能,且能达到储藏电能的最低平准化度电成本--平准化度电成本是一项指标,是衡量设备的整个生命周期内的成本与能够储存的能源量相比的指标。”
这些模块由无毒且100%可回收的材料制作而成,因此不存在危险环境中爆炸或燃烧的风险。
由高导热性材料制成的MGA模块以储热形式贮存能量。
Kisi教授称,能量的来源可以直接从太阳获取的集中热能,或电网上存留的余电,或可再生能源,或工业余热、废热。
“MGA模块由两部分组成。一部分加热时,吸收大量能量后升温熔化,另一部分则充当基质,保持模块保持固体状态并嵌入熔化粒子,”Kisi教授解释道。
参与该项目的工程学博士生Mark Copus将这一过程比作在微波炉中加热巧克力片麦芬。
“想象基质是蛋糕的成分,在加热时迅速分散热能,保持住形状。另外的小颗粒,相当于巧克力片,通过融化,由固态转化为液态储存热能,” Mark说道。
“MGA模块可以重复上千次加热、储能、冷却、恢复能量这一过程。”
“这些模块可以设计内部管道或与其他热交换器相互作用,这样当水被泵入时,就会形成过热蒸汽。非常类似传统燃煤发电站,产生的蒸汽将被用于驱动涡轮机和发电机,”Kisi教授说道。
欧洲合作伙伴关系
全世界尚有6,600座热力发电站仍在运行,Kisi教授说MGA模块的模块化及可扩展性帮助这些发电站转型成为无煤炭发电的理想选择。
“燃煤热力发电站的排放是导致全球变暖的温室气体的最重要的来源。燃煤热力发电站的转型可实现双赢:既能制造清洁的基载电力,又能防止因热力发电站关闭导致的裁员,”Kiwi教授说道。
MGA热力已与瑞士公司E2SPower AG建立伙伴关系,共同设计技术以使用MGA模块,翻新和改造欧洲的退役和激活现役热力发电站。E2S公司为该项目带来强大的电力工程专业技术以及他们公司自己的专利知识产权和专有知识。
Kisi教授称此次合作将为重新利用全球价值数十亿的已退役或即将退役的闲置设施创造了条件。
“停用发电站的成本高昂,因此其生命周期的管理是个巨大的挑战。MGA模块为重新利用退役或闲置发电站创造了机会,将负担转化为高价值资产,”Kisi教授说。
加速前进
Kisi教授和他的团队建立了衍生企业MGA热力,将纽卡斯尔大学授权的MGA模块技术投入商业化。该公司参与了纽卡斯尔大学的集成创新网络(I2N)孵化器项目。该项目旨在帮助创业公司与企业界、消费者和资本建立联系。
纽卡斯尔大学知识交流和企业部主任Darren Cundy博士称,MGA热力是研究项目从零开始逐渐进入市场并为人类和地球创造价值的一个现实例子。
“我们欣慰地看到每位参与到公司工作的研究人员采取彻底转变我们对再生能源使用的认知。他们的工作成果正在推动地区增长并创造机会—他们植根于本地,但纵观全球。” Cundy博士说道。
