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化学储能:建筑节能后起之秀

导读: 相比其他储能技术路线,化学储能的容量是最高的,也是唯一一个能够实现100%储能的路线,但发电能力、储能时限和成本方面目前不具有太大优势。

  国际能源署(IEA)5月16日发布的技术路线图《建筑节能:供热和制冷设备》中指出,四大技术路径是实现建筑节能的主要手段,热能储存中的化学储能作为后起之秀,将在未来几十年发挥越来越重要的作用。

  建筑能耗约占全球能源消耗总量的1/3,同时也是二氧化碳排放的重要来源。路线图分析,预计到2050年,通过对建筑物采用太阳能光热、热泵、热能储存以及热电联产等技术,有望减少约2亿吨的二氧化碳排放量,即建筑物的温室气体排放可以减少25%,同时节约大概7.1亿吨油当量的能源。

  热能储存是建筑节能中必不可少的一部分。热能储存技术主要有三种方式,热水、地热储存等可感知的方式,冰储存、液相变化物质的储存等潜在的方式,还有热电化学储存等方式。最常见的例子就是太阳能热水器,采用隔热设计减少热能损失,既便宜又能将热能储存一天甚至一周到两周,且成本在可接受范围内。但是这种系统体积庞大,不是长期储存的理想解决方案。

  IEA认为,化学反应储能虽然属于新路线新方法,但各项参数指标优异,发展前景看好。

  化学储能法主要是利用可逆化学反应进行储能,其储能容量可以达到120~150千瓦时/吨,发电能力为10~1000千瓦,能源效率为75%~100%,储存时限为数小时至数天,成本为10~52美元/千瓦时。相比其他储能技术路线,化学储能的容量是最高的,也是唯一一个能够实现100%储能的路线,但发电能力、储能时限和成本方面目前不具有太大优势。

  此外,通过不同的化学反应,可以实现在不同的放电温度下进行热能传递,这使化学法的储能密度可以达到可感知储能方式的5~12倍,甚至20倍。

  目前,热能储存系统安装速度较快的国家只有日本、韩国和美国。按照路线图设定的发展目标,到2050年,热能储存在所有空间供热和热水系统中的使用率达到50%。在成本上,到2030年,化学储能等设备的安装成本要降低50%~70%,到2050年则要降低65%~85%。

  如果没有很好的政策扶持,消费者不会主动为建筑节能埋单。建筑节能技术推广的障碍首先是高成本,其次是新技术的市场风险,以及其他资金、管理、法律等障碍。

  路线图指出,为达到预定的目标,首先应该增加技术研发、工程示范等,这项工作到2030年,每年需要支出35亿美元。其次是要加大对消费者的信息输出,用详实的数据告知他们建筑节能技术带来的节能和减排效果,以及为他们的生活带来的实际经济效益。再次是要有积极的市场培育政策,以提高现有技术的市场采纳率。最后是广泛的国际合作,通过合作项目放大政策干预带来的益处,同时加强不同国家和地区间的技术交流活动。

  因此,要实现路线图中的目标、克服现存的障碍,需要从基础研究到示范项目再到优化发展等一整套持续的政策扶持。长期、稳定的政策是赢得充裕投资的强有力保障。

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