太陽能發電存儲

❶ 儲存太陽能的方法有哪些

地面上接受到的太陽能受氣候、晝夜、季節的影響，具有間斷性和不穩定性。如果可以把太陽能儲存起來，就像水庫把水積蓄起來發電一樣，將是一個很不錯的辦法。因此，對於大規模利用太陽能的人來說把分散的太陽能儲存起來變得很重要。太陽能可以直接儲存，但是儲存的能量有限。如果想有效儲存太陽能，必須把太陽能轉換成其他形式儲存。目前由於技術所限，大容量、長時間、經濟地儲存太陽能還比較困難。實際上，儲存太陽能的道理比較簡單，比如我們在日常生活當中，用暖水瓶來保存熱水，就是一種對熱量的儲存。目前，儲存太陽能的方法主要有以下幾種。

一、直接儲存太陽能

我國東北地區有一種暖牆，用土坯、磚或混凝土砌成，牆裡面中空，牆的下面是火爐。在寒冷的冬天，點燃火爐，火爐的煙經過暖牆排到室外，暖牆被加熱之後，熱量儲存在暖牆里，需要十幾個小時之後才會變涼。這樣白天燒火爐，解決了夜間取暖問題。北方地區的火炕，也起到儲存熱量的作用。同樣道理，利用蓄熱材料也可實現太陽能的直接儲存。太陽能的直接儲存分為短期儲存和長期儲存兩類。短期儲存可以把太陽能儲存幾個小時或者幾天；長期儲存可以把太陽能儲存幾個月之久。例如太陽房的砂石，就可以起到短期儲存太陽能的作用，夜間使用的能量就是白天吸收太陽輻射能量，用於。

太陽池對太陽能的儲存就屬於長期儲存。太陽池是一種具有一定鹽濃度梯度的鹽水池，能用於採集和儲存太陽能。太陽光照射到太陽池的底部，太陽池底部的高濃度鹽水吸收太陽光的熱量之後，因為含鹽的水密度大，不會和上面的水發生對流，這樣高溫的水始終保存在水池的底部。另外，水池上部的清水像一層厚厚的玻璃，把水池底部的長波輻射阻擋回去，使水池的熱量不會流失。這樣，太陽能就可以在太陽池中被長期儲存了。

在實際應用中，水、沙、石子、土壤等都可作為儲能材料，但儲能有限。其中水的比熱容最大，應用較多。在太陽能低溫儲存中常用含結晶水的鹽類儲能，就是應用這個原理製造的太陽池。但在使用中要解決過冷和分層問題，以保證工作溫度和使用壽命。太陽能中溫儲存溫度一般在100℃以上、500℃以下，一般在300℃左右。可以作為中溫儲存的材料有高壓熱水、有機流體、共晶鹽等。太陽能高溫儲存溫度一般在500℃以上，目前正在試驗的材料有金屬鈉、熔融鹽等。1000℃以上極高溫儲存，可以採用氧化鋁和氧化鍺耐火球。

二、轉化為電能儲存

把太陽能轉變為其他的能是比直接儲存更先進的辦法，這也是目前比較常見的做法。比如利用太陽能發電，把發出的電輸入蓄電池進行儲存。常用的是蓄電池，正在研究開發的是超導儲能。世界上鉛酸蓄電池的發明已有100多年的歷史，它利用化學能和電能的可逆轉換實現充電和放電。鉛酸蓄電池價格較低，但使用壽命短，重量大，需要經常維護。

近來開發成功少維護、免維護的鉛酸蓄電池，使其性能有一定提高。目前，與光伏發電系統配套的儲能裝置大部分為鉛酸蓄電池。鎳—銅、鎳—鐵鹼性蓄電池使用維護方便，壽命長，重量輕，但價格較貴，一般在儲能量小的情況下使用。現有的蓄電池儲能密度較低，難以滿足大容量、長時間儲存電能的要求。最新開發的蓄電池還有銀鋅電池、鉀電池、鈉硫電池等。某些金屬或合金在極低溫度下成為超導體，理論上電能可以在一個超導無電阻的線圈內儲存無限長的時間。這種超導儲能不經過任何其他能量轉換直接儲存電能，效率高，啟動迅速，可以安裝在任何地點，尤其是在消費中心附近，不產生任何污染，但目前超導儲能在技術上還不是很成熟，需要繼續研究開發。

此外，也可以利用太陽能提水儲能，白天利用太陽能把水從低處提到高處的蓄水池中，夜裡從蓄水池放水，利用水的落差進行發電，就實現太陽能儲存了。

三、太陽能的化學儲存

利用化學反應物吸收太陽熱量，然後再通過化學反應放出熱量，也是一種很好的辦法。這種儲能方式有不少優點，比如儲熱量大，體積小，重量輕，化學反應產物可分離儲存，需要時才發生放熱反應，儲存時間長等。化學儲能的要求比較嚴格，真正能用於儲熱的化學反應必須滿足以下條件：反應可逆性好，無副反應；反應迅速；反應生成物易分離且能穩定儲存；反應物和生成物無毒、無腐蝕、無可燃性；反應放熱量大，反應物價格較低等。對化學反應儲存熱能尚需進行深入研究，一時難以實用。

四、轉化為氫能儲存

儲存太陽能除了以上辦法之外，還有一個好辦法就是把太陽能轉化為氫能儲存起來。氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其他途徑轉換為氫能，氫可以大量、長時間儲存。它能以各種形態或化合物(如氨、甲醇等)形式儲存。氣相儲存儲氫量少時，可以採用常壓濕式氣櫃、高壓容器儲存；大量儲存時，可以儲存在地下儲倉、由不漏水土層覆蓋的含水層、鹽穴和人工洞穴內。液相儲存具有較高的單位體積儲氫量，但蒸發損失大。將氫氣轉化為液氫需要進行氫的純化和壓縮，正氫—仲氫轉化，最後進行液化。固相儲氫是利用金屬氫化物固相儲氫，儲氫密度較高，安全性好。目前，一般能滿足固相儲氫要求的材料主要是稀土系合金和鈦系合金。金屬氫化物儲氫技術研究已有30餘年歷史，取得了不少成果，但仍有許多問題有待研究解決。我國對金屬氫化物儲氫技術進行了多年研究，取得一些成果，目前研究開發工作正在深入。

五、轉化為機械能儲存

太陽能轉換為熱能，推動熱機壓縮空氣，能夠儲存太陽能。飛輪儲能是機械能儲存中最受人關注的。20世紀50年代，就有利用高速旋轉的飛輪儲能的設想，但一直沒有突破性進展。近年來，由於高強度碳纖維和玻璃纖維的出現，以及電磁懸浮、超導磁浮技術的發展，使飛輪轉速大大提高，增加了單位質量的動能儲存量。

六、塑晶儲存

美國在1984年推出一種塑晶家庭取暖材料。塑晶學名新戊二醇，它和液晶相似，有晶體的三維周期性，但力學性質像塑料。它能在恆定溫度下儲熱和放熱，塑晶在恆溫44℃時，白天吸收太陽能而儲存熱能，晚上則放出白天儲存的熱能。目前我國對塑晶也進行了一些實驗研究，但一直還沒實際應用。

七、太陽能-生物質能轉換

光合作用是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉化為有機物，並釋放出氧氣的生化過程。通過植物葉片的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機物，並釋放出氧氣。地球上最大規模轉換太陽能的過程就是光合作用了。我們現在大量應用的石油、煤炭都是遠古光合作用固定的太陽能。雖然光合作用對太陽能的轉換率很低，但是可以通過利用荒山荒地種植能源作物來間接擴大對太陽能的轉換。