儲(chǔ)存熱量以備后用：最新進(jìn)展

你知道熱量可以儲(chǔ)存，在最便宜或最高效時(shí)產(chǎn)生，然后儲(chǔ)存起來(lái)，等需要時(shí)再用嗎？

這種稱為“熱能儲(chǔ)存”的技術(shù)，使更多可再生能源能夠整合進(jìn)電力系統(tǒng)，提升了工業(yè)和建筑應(yīng)用的靈活性。

在2025年12月10日的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，來(lái)自多家領(lǐng)先研究機(jī)構(gòu)的專家展示了不同歐盟項(xiàng)目的進(jìn)展。

他們的研究展示了熱能儲(chǔ)存的變化：它曾經(jīng)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的“緩沖器”（如大型水箱），被動(dòng)吸收或釋放熱量，如今正轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)智能、可管理的系統(tǒng)（“主動(dòng)資產(chǎn)”），利用人工智能和智能控制主動(dòng)調(diào)整、平衡和優(yōu)化建筑物、電網(wǎng)和可再生能源的能源使用。

第一場(chǎng)演講介紹了一種利用鹽的技術(shù)——鹽在液態(tài)中可以儲(chǔ)存大量熱量！美國(guó)國(guó)家核物理研究所（INFN）的Francesca Valentini分享了氫氧化鈉——或稱“苛性鈉”——如何與液態(tài)或熔融鹽一起使用，在350°C以上安全儲(chǔ)存熱量。 為滿足低壓蒸汽產(chǎn)生的需求，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)3D打印制造的三層蒸汽發(fā)生器。一層專門的熱阻層作為熱閥，穩(wěn)定熔鹽與水的界面，防止鹽固化，同時(shí)避免過(guò)熱。模擬表明，這在真實(shí)的蒸汽條件下能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的熱傳遞，為工業(yè)熱能的經(jīng)濟(jì)脫碳提供了有前景的途徑。歐盟項(xiàng)目名為“工業(yè)過(guò)程低成本熔鹽熱能儲(chǔ)存”。

討論隨后轉(zhuǎn)向高溫金屬相變材料（PCMs）——用于改善熱元件與熱溶液（如散熱片）之間的熱傳遞，使熱元件能夠以較低溫度運(yùn)行。這使得部件能夠在較低溫度下運(yùn)行，從而提升速度，從而實(shí)現(xiàn)快速且靈活的蒸汽產(chǎn)生。弗勞恩霍夫UMSICHT研究所的Jonas Reinholz介紹了它們?cè)诠I(yè)釀酒環(huán)境中的應(yīng)用。金屬PCM在500°C以上具有高導(dǎo)熱率和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，解決了許多傳統(tǒng)鹽類的性能限制。研究人員利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)建模和更簡(jiǎn)單的模型，研究了隨著PCM從液態(tài)變回固體形態(tài)時(shí)，熱量隨時(shí)間的釋放方式：先在恒定溫度下釋放熱量，然后冷卻。實(shí)驗(yàn)顯示，蒸汽加熱至純蒸氣（即“過(guò)熱蒸汽”）可在幾秒內(nèi)供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)峰值需求，提高鍋爐韌性，并為將蒸汽發(fā)電轉(zhuǎn)向可再生電力創(chuàng)造機(jī)會(huì)。該項(xiàng)目名為“工業(yè)過(guò)程蒸汽供應(yīng)——超動(dòng)態(tài)熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的示范”。

準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的熱存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)仍是TES作為可控資產(chǎn)運(yùn)作的核心挑戰(zhàn)。來(lái)自SPF-OST的Louis Desgrosseilliers代表BEST-Storage項(xiàng)目，展示了國(guó)際能源署新成立的工作組結(jié)果，該組將研究系統(tǒng)總?cè)萘恐袃?chǔ)存的“熱量”（能量）百分比——即所謂的“電荷狀態(tài)（SoC）確定”。基于國(guó)際能源署早期的研究，本子任務(wù)探討了感知儲(chǔ)存、潛儲(chǔ)存和熱化學(xué)儲(chǔ)存系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)。研討會(huì)重點(diǎn)介紹的有前景方法包括熱膨脹測(cè)量、紅外發(fā)射分析、聲學(xué)飛行時(shí)間感測(cè)、電阻測(cè)量以及結(jié)合物理方程與測(cè)量數(shù)據(jù)的混合“狀態(tài)-觀察者”模型。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)越來(lái)越多地用于檢測(cè)復(fù)雜模式和相關(guān)性，IEA任務(wù)47的工作組方法論強(qiáng)調(diào)需要透明、基于假設(shè)的模型，并能可靠地部署在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制硬件上。

最后一篇貢獻(xiàn)介紹了由瑞典皇家理工學(xué)院KTH領(lǐng)導(dǎo)的HYSTORE項(xiàng)目。研究人員Aditya Singh Suswal和Saman Nimali描述了他們?nèi)绾卫孟嘧儾牧蠈⒁环N稱為“RT57HC”的膠囊與熱泵集成，為建筑提供緊湊且靈活的熱能儲(chǔ)存。在受控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行的廣泛測(cè)試使他們能夠追蹤儲(chǔ)存的熱能（焓）——高達(dá)45千瓦時(shí)，足以滿足家庭供暖需求。它能在非高峰時(shí)段快速儲(chǔ)存熱量，并在需要時(shí)釋放，符合正常的日常循環(huán)。他們發(fā)現(xiàn)流體的速度（流量）和起始溫度會(huì)影響熱量的釋放效果。該系統(tǒng)目前正在KTH實(shí)驗(yàn)室安裝，將評(píng)估其在實(shí)際條件下的性能，包括用戶驅(qū)動(dòng)的供暖需求、天氣變化和綜合控制策略。

綜合來(lái)看，這些項(xiàng)目展示了近年來(lái)TES創(chuàng)新的進(jìn)步。先進(jìn)的材料、數(shù)字監(jiān)測(cè)技術(shù)和實(shí)際演示項(xiàng)目正使TES成為推動(dòng)靈活性、電氣化和脫碳的推動(dòng)者。隨著歐洲向氣候中和能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，這些發(fā)展表明，無(wú)論是通過(guò)熔鹽、金屬PCM還是建筑級(jí)PCM單元，熱能儲(chǔ)存將在支持工業(yè)性能和系統(tǒng)層面韌性方面發(fā)揮核心作用。

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