科學近年來，中國院過程工程研究所通過關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅，形成了“復合儲熱技術(shù)及低碳節(jié)能系統(tǒng)”，目前已進入科研成果轉(zhuǎn)化階段。
“大型風電場經(jīng)常會遇到一個問題，當某個時期風力很強的時候，產(chǎn)生的電能非常多，導致供給大于需求，多余的電能無法被有效利用，白白浪費掉了，成了‘棄風電’。如果用‘棄風電’制熱，并儲存起來，就可以在供熱等場景中再次應(yīng)用。這不僅減少了浪費，還能為供暖企業(yè)創(chuàng)造了額外收益。”中科院過程工程研究所資源化工研究部“儲能過程與能源材料”課題組帶頭人黃云研究員介紹，近年來，儲熱技術(shù)越來越受關(guān)注，它可以有效支撐“零碳供熱”、“零碳建筑”等應(yīng)用場景，為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標提供科學技術(shù)解決方案。
就像電池可以充電、放電一樣，儲熱系統(tǒng)可以儲存、釋放熱量，但它的技術(shù)難度相比充電電池具有差異性。“因為電源電壓等級通常是標準電壓，但儲熱裝置不同，面對的熱源溫度范圍非常寬。比如，工業(yè)液態(tài)渣余熱可以達到1000℃以上，而工業(yè)廢水的溫度只有幾十攝氏度，不同集熱技術(shù)也使光熱系統(tǒng)熱能溫度產(chǎn)生差異。這對儲熱材料的性能提出了更高要求。”黃云介紹，儲熱溫度、儲熱密度、儲熱成本成為制約儲熱技術(shù)發(fā)展的三大瓶頸。
在研究過程中，課題組在儲熱材料的研發(fā)上下足了功夫。一方面，要提高儲熱材料的密度，從而減小儲熱裝置的體積，節(jié)約占地面積。另一方面，要降低儲熱材料的成本，有利于實現(xiàn)商業(yè)推廣。課題組把目光聚焦在工業(yè)廢渣上。據(jù)介紹，我國工業(yè)廢渣的年增存量大，但是利用率低，亟需開發(fā)處理新途徑。通過實驗研究，工業(yè)廢渣通常熱穩(wěn)定性好，用于合成儲熱材料，可以實現(xiàn)廢物利用，同時材料成本也能大幅下降，是定型復合材料的理想載體選擇。
此外，課題組還開展了多項關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅，包括復合相變儲熱材料定型微封裝、儲熱單元多尺度傳熱強化、儲熱系統(tǒng)集成與動態(tài)優(yōu)化等，形成了領(lǐng)域先進的復合儲熱技術(shù)體系。目前已在鞍鋼集團、國網(wǎng)遼寧公司等大型企業(yè)試點應(yīng)用。鞍鋼實驗室加熱爐余熱回收率達到65%以上；國網(wǎng)遼寧公司利用“棄風電”制熱、儲熱，再應(yīng)用于供暖，最大日收益7.2萬元/天。
該課題項目已參加“2021 CAS 概念驗證計劃”。在中科智匯工場技術(shù)經(jīng)理人的幫助下，加速將中國科學院過程工程研究所的原型技術(shù)轉(zhuǎn)化為成熟的產(chǎn)業(yè)技術(shù)。據(jù)悉，中科智匯工場已經(jīng)為課題組匹配了專屬技術(shù)經(jīng)理人，提供知識產(chǎn)權(quán)與法律顧問、“CAS空間”入駐辦公、產(chǎn)業(yè)資源與地方市場資源對接等服務(wù)，進一步支持項目開展原型開發(fā)、市場價值驗證和商業(yè)模式設(shè)計等工作，對中國科學院早期項目提供全方位支持，著力突破科研成果轉(zhuǎn)化率偏低的瓶頸。
