新型固体储热技术介绍

固体储热技术具有储热温度高、储能密度较大、对外输出热能的形式多样等优点；既可以提供热风，也能够提供高温蒸汽和热水，也能够满足工业和民用多个领域的用热需求。

固体储热根据储热材料的不同分为：混凝土储热、岩石储热、砂砾储热、钢储热、磁铁矿储热等。

1 混凝土储热

在混凝土储热方面，重点介绍一家挪威清洁能源技术厂商——EnergyNest，该公司致力于通过热电池储热为电力行业以及能源密集型行业的客户带来环境和经济利益。该公司的热电池技术具有模块化、可扩展等优势，可非常简单，高效和低成本地储存热能，并可针对特定用途灵活设计。该技术的最大亮点是整个电池均由易获取、可回收且对环境无害的岩土材料制成：钢和混凝土。热量通过浇铸到热电池元件中的管道内的传热流体（HTF）传递到热电池。

EnergyNest混凝土储热

2 岩石储热

在岩石储热方面，重点介绍以色列——Brenmiller Energy公司。该公司研发的高温储热单元bGen™则采用固态（碎石）材料存储，并结合了三大要素：蓄热，热交换器以及蒸汽发生器。

bGen™原理图

bGen™的工作过程分为充电与热充电。热量存储在bGen™模块化子单元中，并且能够吸收多种形式的热或电（使用嵌入式电加热器），并根据需要以过热蒸汽的形式释放，用于发电，饱和蒸汽的生产或工业用水。

充电过程

当电价较低时，来自光伏、风力涡轮机或直接来自电网的可再生能源的电力用于为bGen充电。使用存储模块中的嵌入式电加热器将电输入转换为高温热量。在此过程中不会产生气体或排放物。无论是同时还是在不同时间，水都流过分离的排放管道循环，蒸汽根据需要交付给客户。该系统旨在通过排放阶段保持恒定的蒸汽条件。在装置内部有两个独立的循环，可以在定时，流量和温度方面对充电和放电条件进行完全控制和灵活控制。

热充电过程

工业余热，生物质燃烧以及其他热源可用于为bGen充电。热量被传递到存储介质中。无论是同时还是在不同时间，水都流过分离的排放管道循环，并且蒸汽按需交付给客户。

这些电加热器和气体管道穿过存储模块，并在高达750°c的高温下将其热量传递到存储介质。 在平行或数小时后，蒸汽被排出以满足客户的需求。

bGen™是一种经济高效的储热解决方案，储热时长达3个小时以上，且具备低成本、少维护、使用寿命长、便于控制、零碳排放等优点。

3 砂砾储热

在砂砾储热方面，重点介绍——美国Echogen Power Systems公司。该公司是一家利用热能进行发电的能源公司，基于现有技术，其正在开发一种基于超临界二氧化碳 （sCO2） 的电力循环技术与低成本、高度可扩展的存储介质相结合的电热能存储 （ETES）系统。该系统先将电能转化为热能，然后将热能转移到沙砾块或混凝土块中进行储存。

充电时，通过热泵（制冷）循环，使用电力将热量从冷储层转移到热储层，将储存的能量同时产生"热"和"冷"

放电时，通过热机（动力）循环，利用储存在热库中的热量产生电力。

目前该公司已获得300万美元的联邦拨款，用于开发和测试这种方法。该公司认为，该系统的效率虽不如锂离子电池，但由于其采用廉价的材料，因此可以降低长期储能的成本。

4 钢储热

在钢储热方面，重点介绍一家德国初创公司——Lumenion。该公司开发出了一种颇具市场竞争力的金属基热电联产储能系统，该系统可通过风力和太阳能发电来实现可调度的电力和热量供应。基于金属的卓越储热特性并利用热电联产原理，Lumenion技术可实现极高的效率（高达95％）。

该系统采用钢金属作为储热介质，并将其加热至650℃的高温来实现热能储存。整个系统的能量充放比为1/5-3/5，具体取决于实际应用的要求。一次时长为8小时的“充电”可提供长达48小时的80-550℃的热能供应。

5 磁铁矿储热

磁铁矿具有一系列很好的热物理特性，已被证明是储能的理想矿物。磁铁矿在建筑行业中，常用于夜间储热器，也称为非高峰加热器或蓄热加热器，在加热器单元内部具有由磁铁矿组成的陶瓷储热砖。Magnetite能够在夜间（或其他非高峰时段）将热量储存在储能加热器砖内。当居民需要时，加热器可以提供温暖。

瑞典的LKAB Minerals公司考虑在摩洛哥对天然磁铁矿进行大规模蓄热测试。

磁铁矿储热