这导致大量电力白白流失。在这种情况下，利用这些剩余的可再生电力在需要时生产热能和电力似乎是合乎逻辑的选择。然而，我们面临着一个技术难题：我们缺乏一种能够以经济高效的方式按需储存和生产这种能源的系统。
马德里理工大学太阳能研究所 (IES-UPM)的研究人员找到了一种可能的解决方案：一种能够以非常经济的方式长期储存大量可再生电力，并按需提供热能和电力的系统。
该系统在最近发表于《焦耳》(Joule) 杂志的一篇文章中有所描述，它利用来自间歇性可再生能源（例如太阳能或风能）的剩余发电量，将硅或硅铁合金等廉价金属熔化到超过 1000°C 的高温。硅合金在熔化过程中可以储存大量能量。这种能量被称为“潜热”。例如，一升硅可以以潜热的形式储存超过1千瓦时的能量，这与一升压力为500巴的氢气所含的能量完全相同。然而，与氢气不同，硅可以在大气压下储存，这使得该系统更具经济性和安全性。
该系统的关键在于如何将储存的热量转化为电能。当硅的熔点超过1000摄氏度时，它会像太阳一样发光。因此，可以利用光伏电池将辐射的热量转换回电能。所谓的热光伏发电机就像微型光伏装置，其发电量可达传统太阳能发电厂的100倍。换句话说，如果一平方米的太阳能电池板产生200瓦的功率，那么一平方米的热光伏电池板可以产生20千瓦的功率。不仅功率输出更高，转换效率也更高。热光伏电池的效率在30%到40%之间，具体数值取决于热源的温度。相比之下，商用光伏太阳能电池板的效率仅为15%到20%。与传统的热机（例如斯特林循环、布雷顿循环或朗肯循环）相比，使用热光伏发电机可以避免使用运动部件、流体或复杂的热交换器。这使得整个系统经济、紧凑且运行安静。
研究表明，潜热光伏电池可以储存大量剩余的可再生电力。“这些电力大多是在用电低谷期产生的，因此可以在电力市场上以非常低的价格出售，”领导该项目的IES-UPM研究员Alejandro Datas说道。 “因此，将这些电力储存在一个非常廉价的系统中至关重要，因为将如此廉价的东西储存在一个非常昂贵的容器中毫无意义。这就是为什么将多余的电力以热能的形式储存是完全合理的，因为它是最廉价的储能方式之一，”研究人员继续说道。具体来说，硅和硅铁合金的储能成本低于每千瓦时4欧元，比目前固定式锂离子电池便宜100倍。加上容器和隔热层后，总成本会更高。但根据这项研究，如果系统足够大（通常超过10兆瓦时），则有可能将成本控制在每千瓦时10欧元左右，因为隔热层的成本仅占系统总成本的一小部分。
只有一部分储存的热量被转化回电能这一事实并不一定是问题。如果系统足够便宜，即使只回收30-40%的能量作为电能，也比其他更昂贵的技术（例如锂离子电池）更具优势。此外，剩余的60-70%未转化为电能的热能可以直接输送到建筑物、工厂或城市，从而减少天然气消耗。热能占全球能源需求的50%以上，二氧化碳排放量的40%。因此，将风能或太阳能光伏能储存在潜热储能（LHS）电池中，不仅可以大幅降低成本，还能通过可再生能源满足部分巨大的热能需求。Datas总结道：“开发这类系统可能是减少我们对化石燃料依赖的关键，不仅在电力领域，在供暖领域也是如此。”
该系统的首个实验室规模原型是在欧洲项目（AMADEUS）框架下制造的，目前已在IES-UPM投入使用，并且该研究已发表了首批实验结果。这是IES-UPM十余年研究的成果。然而，这项技术在推向市场之前仍需要大量投资。例如，目前实验室原型机的储能容量不足1千瓦时，但要使这项技术具有成本效益，储能容量需要超过10兆瓦时。因此，下一个挑战是扩大技术规模并进行大规模可行性测试。为此，IES-UPM的研究人员正在组建团队，以实现这一目标。
 
 
 
 
 
 

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