俄亥俄州的研究人員正在測試將熱能存儲在填滿沙子的筒倉中的儲能潛力，例如德克薩斯州Rails的谷倉。測試項目將使用廉價材料來儲存熱能，并在需要時將其轉換為電力。

俄亥俄州阿克倫市的研究人員采用沙子填充筒倉，希望在儲能方面獲得技術突破。

Echogen Power Systems公司成立于11年前，其原理是捕獲熱能，也是10個獲得美國能源部資助數百萬美元用于長期儲能的接收者之一。


在美國中西部，一支來自密歇根州立大學的團隊也在開發新型儲能技術。俄亥俄州和密歇根州儲能項目之間的共同主題：加熱廉價材料以降低儲能成本。

密歇根州立大學機械工程系主任James Klausner說，“為了使可再生能源大規模滲透到電網中，我們確實需要低成本和強大的儲能形式。”

通過將熱能儲存在相對便宜的材料中，研究人員正在尋找一種低成本的長時儲能技術來支持可再生能源的廣泛部署。

Echogen公司獲得300萬美元的資助，MSU公司也獲得了美國能源部高級研究計劃署能源（ARPA-E）項目資助的200萬美元。持續增加電力儲能(DAYS)計劃專注于儲能大約10到100個小時，儲能項目也必須展示其實現商業化的途徑。

Echogen公司的儲能項目將熱能轉化為電能，并以沙子為儲能介質。該過程涉及使用二氧化碳熱泵循環通過加熱儲能器將電能轉換成熱能，儲能器根據需要轉換回電力。該產品面向裝機容量50-100兆瓦的大型儲能項目。

“使用這些低成本的儲能介質，我們可以無限期地持續增加兆瓦時的容量。”Echogen公司首席技術官Tim Held說。他補充說，其儲能時間可能超過100小時。

他表示，在材料中儲存能量的概念可以追溯到幾百年前。“我們可以在相當適中的溫度下使用能夠以極低成本存儲熱能的材料來實現這一目標。”Held說。

MSU公司的熱化學概念使用鎂錳氧化物作為存儲介質?？稍偕茉串a生的電流通過加熱元件加熱氧化物。最終，壓縮空氣與金屬氧化物反應并通過渦輪機膨脹。Klausner表示，研究團隊的目標是大約10個小時的儲能時間，可以在幾十秒到幾分鐘內通過模塊化單元發送。

“我們正在實現的價值主張是，與其他形式的儲能方式相比，其成本更低。我們認為其價格可低至每千瓦時不到5美分。”Klausner說。

他補充說，雖然這個過程不如電池儲能系統那么高效，但使用的材料成本更低。“我們犧牲了成本效率。”Klausner說。

Held說，“美國聯邦資金允許Echogen公司采取新概念并將其轉化為更詳細的模型。在這個計劃結束時，我們將獲得有關這些設備的成本和規模的更多信息。”

儲能技術比較

從抽水蓄能發電廠到鋰離子電池儲能系統，熱儲能是正在使用和研究的各種儲能技術之一。

熱儲能技術的原材料成本比電池儲能系統成本更低，并且使用壽命更長，但便攜性較差。與此同時，建設抽水蓄能項目可能耗資數十億美元，并作為大型集中發電廠。抽水蓄能也會受到地理位置和水的限制。

Klausner說：“實際上抽水蓄能的應用肯定不能滿足美國的廣泛儲能需求。我們的長期目標是以更低的成本實現更具彈性的儲能項目。”

Held表示，“Echogen公司的概念與抽水蓄能非常相似。雖然電池儲能系統適合分布式發電模型，但其成本相對于容量而言是昂貴的，儲能持續時間更短，并且材料更快地降解。但這些材料需要更換，這是其必要的成本。因此這些儲能技術的經濟性和可行性的比較正在進行。”

Klausner和Held都認為采用可再生能源的儲能是能源的一個有利補充。“沒有儲能能力是可再生能源大量滲透到市場的主要障礙。”他說。

他表示，關于如何將儲能系統作為電網資源，以及如何在風能和太陽能間歇性產生時將其分配，還有許多問題存在。“我認為加利福尼亞州在管理可再生能源滲透方面得到更多的推廣，采用了許多可再生能源和儲能項目。”Held說。

但首先，由美國聯邦政府資助的新技術將需要商業化的途徑。Held表示，公用事業公司仍難以確定五到十年內需要什么樣的儲能產品，特別是當電力公司管理現有發電資產時。“為了了解市場，企業需要預留大量資金。”Klausner說。

MSU公司團隊與生產小型渦輪發電機的Dresser-Rand公司合作。“將我們的儲能系統與渦輪發電機配套使用。”Klausner說。

Klausner估計，在這個示范儲能設施準備就緒之前可能還需要兩年半的時間。從試點使用到全面應用可能需要一年時間。

“如果企業具有其他廠商沒有的儲能產品，可以立即進入市場。”他說，這指的是即將到來的儲能需求，因為設定的可再生能源目標是到2040年達到50％。

“相信更加強大的儲能技術將在未來10年的時間內不斷推出，這些技術和市場競爭就要開始了。”他表示。