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《圣母大学与非洲国家合作支持乌干达藻类和其他可再生能源》

  • 来源专题：可再生能源
  • 编译者： pengh
  • 发布时间：2018-09-17

  • 在密歇根，圣母大学(University of Notre Dame)与乌干达、卢旺达和尼日利亚的同行一道，正在努力通过一个名为“能源E3”的项目来弥补这一差距。“能源E3”是指授权国家为国家提供能源，目前正在计划在乌干达建立一个能源创新中心。

    Energy E3通过教当地技术人员和工程师如何使用当地材料和当地技术专长为可再生能源设备设计原型、设计、建造、安装、维护和创建企业，实现了教育、工程设计和创业。

    圣母院大学的研究团队和合作者在三个撒哈拉以南国家的多个地点开发了风力涡轮机、水力发电机和带有热发电机的沼气烹饪设备，以及手动曲柄发电机和台式发电机，在海地还有其他项目，在尼泊尔还有一个即将进行的项目。他们还与同事一起完成了从当地的乌干达海藻中提取聚光太阳能发电机和生物柴油的工作。

    ——文章发布于2018年9月13日

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相关报告

  • 《平衡核能和可再生能源》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2018-09-07
    • 核电站通常要么满负荷运转，要么根本不运转。然而，这些电厂有技术能力来适应不断变化的电力需求，从而更好地容纳风能或太阳能等可再生能源。 美国能源部阿贡国家实验室和麻省理工学院的研究人员最近探索了这样做的好处。研究人员说，如果核电站以更灵活的方式发电，它们可以降低消费者的电力成本，使更多的可再生能源得以使用，提高核能的经济性，并帮助减少温室气体排放。 这项新研究“为我们提供了工具，进一步探索灵活的核操作的潜在好处，与更大比例的可变可再生能源合作……”——杰西·詹金斯，麻省理工学院能源项目的研究生研究员 该小组探索了核电站灵活操作的技术限制，并引入了一种新的方法来模拟这些挑战如何影响电力系统的运行。“灵活的核电运营是‘三赢’的，降低了电力系统运营成本，增加了核电站所有者的收入，大大减少了对可再生能源的削减，”该团队在4月24日在线发表的一篇《应用能源》(Applied energy)文章中写道。 阿贡能源系统分部的首席能源系统工程师Audun Botterud对“这项研究首次评估并展示了灵活的核操作在美国现实电力系统中的潜在价值，可再生能源发电的高可变性对其提出了挑战”感到鼓舞。 这项研究有助于打消人们长期以来的观点，即核电站必须以“基本负载”模式运行，无论何时只要它们上线，就能以最大额定容量发电。研究小组发现，核电站甚至可以根据每小时的电力市场价格和每秒的频率调节需求做出动态响应。包括可再生能源在内的电力系统必须更加灵活，以在任何时候平衡供需。法国、德国和其他国家的核电运营商都熟悉这种做法，但在美国就不那么熟悉了。 研究人员在《应用能源》(Applied Energy)的一篇文章和一篇发表在《核技术》(nuclear Technology)上的论文中，对由核反应堆动力学和燃料辐照周期引起的物理诱导的操作约束进行了数学描述。跨学科团队随后将新方法与电力系统模拟模型相结合，以评估发电厂的总发电成本、市场价格和由此产生的收入，并假设不同水平的核灵活性。 “核电站是由一组不同的原则与其他发电机相比,我们的方法使这些关系的表示在分析电力系统和电力市场,“弗朗西斯科·干达人说,项目的主要研究者和一个主要的核工程师阿贡的核科学与工程部门。 通过灵活性，电厂运营商可以降低电力系统的整体运营成本。例如，只要可再生能源广泛使用，运营商就可以减少核能发电量。然后，核电站可以利用它们的闲置产能，出售有价值的“运营储备”，或迅速改变电力输出，以帮助电网运营商在发生意外事件(如发电厂故障或需求预测出错)时实现供需再平衡。 这种灵活性可以通过增加电力市场的收入和减少可变的运营和维护成本来提高核电站的盈利能力。总体而言，核电站的灵活性还有助于整合更多的风能和太阳能资源，减少化石燃料能源的生产和相关的二氧化碳排放。 麻省理工学院能源项目(MIT Energy Initiative)的研究生杰西•詹金斯(Jesse Jenkins)指出，研究人员的建模方法和研究“为我们提供了工具，进一步探索灵活的核操作的潜在好处，以便在低碳电力供应的道路上，与更大比例的可变可再生能源协同工作。” ——文章发布于2018年4月25日
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  • 《让可再生能源更可行》
    • 来源专题：可再生能源
    • 编译者：pengh
    • 发布时间：2017-10-13
    • 风能和太阳能是越来越受欢迎的可再生能源。但间歇性问题使它们无法与美国电网广泛连接:它们需要的能量储存系统，在最便宜的情况下，每千瓦小时运行大约100美元，而且只在某些地方运行。 现在麻省理工学院的研究人员已经开发出一种“空气呼吸”电池，这种电池可以在很长时间内储存电能，其成本约为当前技术成本的五分之一，其位置限制和零排放。该电池可用于使零星的可再生能源成为电网更可靠的电力来源。 因为它的阳极，可充电流电池使用的是廉价的，大量的硫在水中溶解。在阴极中，一种空气中的液体盐溶液不断吸收和释放氧气，使电荷在电极间穿梭。流入阴极的氧气会使阳极向外电路放电。流出的氧气将电子送回到阳极，给电池充电。 麻省理工学院材料科学与工程教授，同时也是论文的合著者之一，蒋教授说:“这个电池确实吸入并呼出空气，但它不会像人一样呼出二氧化碳，它会呼出氧气。”这项研究今天发表在了焦耳杂志上。 电池的总化学成本，即阴极、阳极和电解质材料的总价格，大约是锂离子电池等竞争电池成本的1/30。可升级的系统可以用来储存风能或太阳能的电力，可以用几天到整个季节，每千瓦小时20到30美元。 论文的合著者是郑丽，他是麻省理工学院的博士后，现在是弗吉尼亚理工大学的教授;Fikile R.Brushett，雷蒙德a和海伦e圣洛朗的化学工程专业发展教授;研究科学家梁苏;研究生Menghsuan Pan和Kai翔;本科生Joseph M.Valle，Andres Badel和Stephanie L.Eiler。 找到合适的平衡 电池的开发始于2012年，当时蒋加入了能源部联合能源存储研究中心，这是一个为期五年的项目，共有180名研究人员参与了节能技术的合作。而蒋介石则专注于开发一种高效的电池，这种电池可以降低电网规模的能源储存成本。 蒋说，在过去的几十年里，电池的主要问题一直集中在合成材料上，这些材料提供了更大的能量密度，但价格非常昂贵。例如，在手机的锂离子电池中使用最广泛的材料，每一千瓦时的能量储存成本约为100美元。 蒋说:“这就意味着我们可能没有把重点放在正确的事情上，在追求高能源密度的过程中，化学成本不断增加。”他把这个问题带给了麻省理工的其他研究人员。“我们说，如果我们想在太瓦的规模上储存能量，我们就必须使用真正丰富的材料。” 研究人员首先确定了硫的阳极，这是一种广泛存在的天然气和石油精炼的副产品，它的能量密度非常高，在水和空气旁边的每一个存储电荷的成本最低。当时的挑战是找到一种廉价的液态阴极材料，在产生有意义的电荷的同时保持稳定。这似乎是不可能的——直到实验室发现了一个偶然的发现。 在候选名单上有一种叫做高锰酸钾的化合物。如果用作阴极材料，这种化合物就会被“还原”——一种将离子从阳极到阴极的反应，放电电流。然而，高锰酸盐的还原通常是不可能逆转的，这意味着电池将无法再充电。 不过,李。正如预期的那样，逆转失败了。然而，电池实际上是在充电，这是由于阴极的一个意外的氧反应，它完全是在空气中运行的。我说，“等等，你找到了一种可充电的化学方法，用的是不需要阴极化合物的硫?“那是一个啊哈时刻，”蒋说。 利用这一概念，研究小组创造了一种流电池，在这种电池中，电解质通过电极不断地被泵入，并通过一个反应细胞进行充电或放电。电池由一种含有锂或钠离子的多硫化物的液体阳极(聚硫)组成，还有一种液态的阴极(阴极)，由一种含氧的溶解盐组成，由一层膜隔开。 在放电时，电解液将电子释放到一个外部电路中，锂或钠离子会到达阴极。与此同时，为了保持电子的正常，阴极吸收氧气，产生带负电的氢氧根离子。当充电时，这个过程是完全颠倒过来的。氧被从阴极中排出，增加了氢离子，它通过外部电路将电子返回给了电解液。 蒋说:“这是通过将氧气从系统中抽出来，来创造一个电荷平衡。” 由于电池使用的是超低成本材料，因此它的化学成本是所有可充电电池中最低的，即使不是最低的，也能保证长期有效的放电。它的能量密度略低于今天的锂离子电池。 卡内基梅隆大学的机械工程助理教授Venkat Viswanathan说:“这是一种创造性的、有趣的新概念，可能是一种极低成本的网格存储解决方案。”他是卡内基梅隆大学的一名助理教授，他研究能源存储系统。 锂-硫和锂-空气电池——在阴极中使用硫或氧——存在于今天。但Viswanathan说，麻省理工学院的研究的关键创新是将这两个概念结合起来，创造出一个成本更低的电池，具有同等的效率和能量密度。他补充道:“这款设计可以激发你在这个领域的新工作，它能立刻激发你的想象力。” 使可再生能源更可靠 这个原型目前大约有一个咖啡杯的大小。但蒋说，流动电池是高度可伸缩的，而且电池可以被组合成更大的系统。 由于电池可以在几个月的时间里放电，最好的用途可能是储存来自声名狼藉的风能和太阳能的电能。“太阳能的间歇性是每日的，但对于风能来说，它是更长期的间歇，而不是可以预测的。当它不那么容易预测的时候，你需要更多的储备——在较长一段时间内放电电池的能力——因为你不知道什么时候风会回来。”蒋说。他补充说，季节性储存也很重要，尤其是在赤道以北的距离越来越远的地方，那里的日照量在夏季和冬季之间变化得更广。 蒋说，这可能是第一个在成本和能源密度方面进行竞争的技术，用抽水的水力储存系统，为世界各地的可再生能源提供大部分的能源储存，但却受到地理位置的限制。 “像这样的流动电池的能量密度是抽水蓄能电站的500多倍。它也更紧凑，所以你可以想象把它放在任何可再生的地方。”蒋说。 这项研究得到了能源部的支持。
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