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L'Académie canadienne du génie, Zhang Jiujun, scientifique en chef de Leo International: la clé du développement du stockage de l'énergie solaire

solar panel stand


Le 8 décembre 2017, Zhang Jiujun, académicien de l'Académie canadienne du génie et scientifique en chef de Leoch International, a prononcé un discours intitulé «Le stockage de l'énergie solaire et sa technologie électrochimique connexe» au Solar plus International Forum Shenzhen et à la 12e réunion annuelle de Nouveau partage du thème de la technologie de l'énergie. Ce qui suit est le compte rendu de la réunion:

En 2016, l'investissement dans l'énergie solaire a atteint 442 milliards


panneau solaire


À l'heure actuelle, le développement de nouvelles énergies a deux forces motrices majeures. Premièrement, le développement humain et la durabilité doivent avoir de l'énergie et doivent être une nouvelle énergie et une énergie propre. Deuxièmement, les êtres humains doivent avoir un environnement propre pour le développement durable. Solar inépuisable, comme une nouvelle énergie avec des avantages naturels et inégalés.

Pourquoi développer une nouvelle énergie? En fait, il y a deux forces motrices derrière cette première force motrice: le développement de l'humanité et la durabilité doit avoir de l'énergie, et c'est aussi de la nouvelle énergie, de l'énergie propre. Deuxièmement, pour que l'humanité atteigne un développement durable, il doit y avoir un environnement propre. De nos jours, la pollution de l'air dans de nombreuses villes est si grave que cela ne fonctionne pas. Notre qualité de l'eau est également gravement polluée. C'est insoutenable. Par conséquent, il existe deux forces motrices majeures qui font que l'humanité sur Terre développe une nouvelle énergie.

Quelles sont les sources d'énergie? Il y a deux grandes catégories d'énergie énumérées ici. Le premier est l'énergie renouvelable, qui est propre ou durable, y compris l'énergie hydraulique, solaire, la biomasse, l'énergie éolienne, géothermique, et ainsi de suite. La deuxième catégorie est l'énergie fossile, qui est l'énergie non renouvelable, avec un peu moins, y compris le gaz naturel, le pétrole, l'énergie nucléaire.

Si nous développons de nouvelles sources d'énergie, le premier est l'énergie solaire, nous regardons l'énergie solaire est ce genre de situation, ici est répertorié dans différentes régions du monde, différentes régions de 2011 à 2040 prévision de la production d'énergie solaire. Nous pouvons voir que d'ici 2040, l'énergie solaire sur Terre émettra 1 000 milliards de kilowatts d'électricité par an, ce qui équivaut à 10 à 12 fois la puissance produite par la centrale hydroélectrique des Trois Gorges.


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À l'heure actuelle, l'efficacité globale de conversion de l'énergie solaire doit encore être améliorée. Le panneau solaire actuel que nous utilisons est d'environ 18% -23% d'efficacité de conversion, bien sûr, certains laboratoires peuvent faire plus.

En 2016, l'investissement mondial dans la R & D des technologies d'énergie renouvelable est très important, y compris l'énergie solaire, l'énergie éolienne et la bioénergie. Dans le domaine de l'énergie solaire, l'investissement a atteint 442 milliards de yuans, ce qui est un très grand nombre. L'énergie solaire de la Chine représente actuellement 40% de l'énergie solaire mondiale.

Penchons-nous sur les nouvelles sources d'énergie actuelles compte pour la quantité totale d'énergie que nous utilisons, ici j'en énumère quelques-uns, ici nous pouvons voir que 26% de l'énergie brûlante actuelle est le gaz naturel, 36% pétrolier et 8% nucléaire énergie, dont l'énergie solaire représente 20% et l'énergie durable ne représente que 9%. Est une petite partie. À l'heure actuelle, notre énergie solaire ne représente que 2% de l'énergie totale, donc c'est une très petite partie.

Nous savons que l'énergie solaire est une source d'énergie durable. Pourquoi le développement est si lent? Nous pouvons voir qu'il y a quelques grands défis ici. Le premier est que l'énergie solaire ou l'énergie éolienne est instable. Par exemple, il peut générer de l'électricité quand il y a du soleil, Quand le soleil est bas, l'intensité de la lumière n'est pas la même. L'électricité qu'il envoie n'est pas très lisse. Contrairement à la génération d'énergie traditionnelle, l'électricité produite est la même. La production d'énergie solaire change avec le temps et est comme un bruit. De même, si vous ne le lissez pas, c'est un gaspillage d'électricité. C'est le point que c'est instable et pas assez fiable. Le deuxième défi est la distribution de l'électricité, le transport est également très difficile. Le troisième défi, en raison des deux questions précédentes, est que quand l'électricité va à la grille, si elle n'est pas lisse, il ne vous laissera pas entrer. Le quatrième défi, l'investissement de la centrale solaire est grande, le retour sur investissement est relativement faible, le retour sur investissement depuis longtemps.

Afin de surmonter ces quatre points, nous devons développer une technologie de stockage d'énergie qui transforme l'énergie solaire et éolienne en une source d'énergie et la stocke en cours d'utilisation. La seule façon d'avoir une énergie électrique douce à perdre à l'intérieur. Par conséquent, le stockage d'énergie doit être développé. Le stockage d'énergie est actuellement requis dans le domaine de l'énergie solaire ou éolienne.

Quelle méthode de stockage d'énergie choisir?


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Quelles sont les technologies actuelles de stockage d'énergie? Énumérés ici plusieurs, le premier est le stockage d'énergie électrochimique, batterie lithium-ion dans le téléphone est ce moyen de stocker de l'énergie. Batteries au plomb-acide, les batteries au lithium, qui sont appelés technologie électrochimique, l'énergie solaire dans la réserve de batterie, lorsque vous avez besoin de libérer l'électricité, cette version est très lisse. La seconde est les roues volantes, ce n'est pas grand chose à dire, et le troisième est l'air comprimé, la pression de l'air à un endroit souterrain profond, lorsqu'il est utilisé pour le libérer, en utilisant l'énergie mécanique, bien sûr, cette efficacité est très faible. Le quatrième est lorsque la centrale hydroélectrique n'a pas besoin d'électricité, mais aussi pour drainer, l'eau à travers les cheveux de l'électricité tirée dans un sous-réservoir à l'intérieur, puis lors de la génération d'électricité. De cette façon, le stockage d'énergie électrochimique est le moyen le plus fiable et le plus efficace.

Nous regardons le stockage électrochimique de quelles façons, j'ai énuméré environ 10 espèces, en fait non limité à ces 10 espèces, y compris les batteries au lithium, les batteries au plomb, les piles à combustible, l'eau électrolysée, etc, ce sont le stockage électrochimique . À l'intérieur de la grande grille, le futur réseau intelligent, la batterie pour devenir une unité de base. Maintenant, dans le développement de micro-grille, qui est plus important des éléments électrochimiques.

C'est un livre que j'ai mis en contact avec mes postdocs, enseignants, amis et collègues au cours des 10 dernières années. Toutes ces sources d'énergie électrochimiques sont incluses dans ce livre. Chaque livre couvre une technique où tout le monde se sent Si vous êtes intéressé, vous pouvez surfer sur Internet et lire environ 20 livres.

Je vais discuter en détail ci-dessous les avantages d'une variété de batteries, et de ses problèmes. Le premier est actuellement à la pointe du développement, mais n'a pas encore commercialisé, est la batterie en aluminium liquide, qui stocke l'énergie à l'intérieur de l'électrolyte, il peut arbitrairement étendre son électrolyte, matériau électrochimique actif à l'intérieur de l'électrolyte, a de tels avantages. Son développement actuel est très rapide, dans ce domaine la principale direction de recherche est le développement de nouveaux matériaux, y compris les matériaux électrolytiques, les matériaux d'électrode, les matériaux membranaires, augmenter sa densité énergétique et augmenter sa durée de vie. le prix des matériaux, qui est la batterie en aluminium liquide.

Le second est la batterie d'ions d'aluminium. À l'heure actuelle, beaucoup de batteries à ions d'aluminium qui ne peuvent pas être utilisées dans les automobiles sont encore utilisées à 70% ou 70% pour le stockage de l'énergie. Les avantages des batteries à ions d'aluminium sont la densité énergétique et la densité fonctionnelle élevée, l'espérance de vie pour le stockage d'énergie assez bonne, mais aussi ses problèmes, si elle est utilisée à l'intérieur de la voiture, sa durée de vie est insuffisante. problème de sécurité, maintenant nous utilisons une batterie d'ions d'aluminium liquide, alors voici l'utilisation de l'électrolyte liquide, quand nous faisons, surtout quand la décharge de courant élevé peut produire une forte fièvre, si la chaleur ne peut pas sortir, il va brûler ou exploser. En particulier, nous devons maintenant développer un système ternaire. L'activité du système ternaire est très élevée. Si quelque chose est trop actif, sa stabilité sera mauvaise. À l'heure actuelle, il est le plus utilisé dans les véhicules à énergie nouvelle, bien sûr, il y a beaucoup de stockage d'énergie actuellement en cours d'utilisation. La direction de recherche principale, maintenant la densité d'énergie de la batterie d'ions d'aluminium a atteint un goulot d'étranglement, comment augmenter sa densité d'énergie, comment augmenter sa durée de vie, mais aussi la nécessité de développer de nouveaux matériaux, ainsi que l'optimisation de l'électrode couche, qui est une batterie d'ions en aluminium.

Voici une partie du travail que nous avons fait avec les batteries à ions d'aluminium, qui ont synthétisé certains nanomatériaux comme matériau de cathode pour les batteries à ions d'aluminium.


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Le troisième est les batteries au plomb-acide, la batterie est l'activité principale de Leoch International maintenant, les batteries au plomb-acide semblent être le plus fiable, le stockage d'énergie le plus commercialement disponible, à grande échelle, à petite échelle, plus fiable, Il ya plusieurs avantages des batteries au plomb-acide, le premier est moins cher, nous développons maintenant toute batterie ne sont pas des batteries plomb-acide moins cher, le second est la sécurité, il est plus sûr que les batteries aluminium-ion, vous n'avez pas entendu parler batteries au plomb-acide en feu Ou l'explosion de la batterie d'ion-ion au sol après la chute, peut-être exploser, mais comment les batteries au plomb-acide tombent n'exploseront pas, ainsi il est sûr. Le troisième est l'ensemble des matériaux de batterie plomb-acide peut être complètement recyclé, la perte de batterie, je peux remettre tous les matériaux à l'intérieur pour réutiliser, l'avantage est que d'autres batteries ne peuvent pas.

Par conséquent, les batteries au plomb-acide sont actuellement le moyen le plus efficace et le plus fiable de stocker de l'énergie, en particulier dans les nouvelles installations de stockage d'énergie. Nous sommes dans le développement d'un nouveau stockage d'énergie pour développer des batteries au plomb, comment le développement des batteries au plomb? Il y a plusieurs aspects, sa densité d'énergie n'est pas assez élevée, donc le premier concerne les composants d'électrode, l'ingrédient actif Optimiser, ajouter du carbone, etc. La seconde est de le rendre léger, de réduire la quantité de plomb, le plomb dans réseau de carbone. Le troisième est d'enlever une électrode, il y a trois telles recherches de batterie au plomb-acide. Batteries plomb-acide si elle peut atteindre environ 80 densité d'énergie, nous pouvons remplacer beaucoup de batteries.

L'autre est un super condensateur, qui est aussi une méthode de stockage d'énergie, nous avons entendu parler de super condensateur, son plus grand avantage est que le temps de charge et décharge est particulièrement rapide, vous pouvez finir en quelques secondes, sa densité de puissance est très élevée, mais La densité d'énergie est très faible, de sorte que le supercondensateur doit également être développé. L'un est de l'utiliser pour la vie pauvre. Le second est sa densité industrielle élevée, qui peut être utilisée pour augmenter sa densité énergétique.

Une autre direction est l'électrolyse de l'eau, l'électricité émise par l'énergie solaire, l'eau en décomposition de l'hydrogène, l'hydrogène lui-même est porteur d'énergie, nous utilisons de l'hydrogène à travers la pile à combustible. Cependant, à l'heure actuelle, son efficacité énergétique est relativement faible et sa technologie est encore relativement mature. Par conséquent, c'est aussi un point chaud pour le stockage d'énergie.

En outre, permettez-moi de parler du dioxyde de carbone et de la réduction électrochimique, et maintenant nous avons beaucoup de rang de dioxyde de carbone, le dioxyde de carbone peut passer par des méthodes électrochimiques, par l'électricité, en petites molécules utiles, en acide formique, méthanol, etc. pour atteindre un effet de stockage d'énergie, et atteindre un autre but de réduire les émissions de dioxyde de carbone. À l'heure actuelle, le Canada fait aussi beaucoup de travail dans ce domaine. Le défi est maintenant que les catalyseurs ont une espérance de vie courte. À l'heure actuelle, c'est aussi l'objet de nos recherches et de la recherche actuellement soutenue par le ministère des Sciences et Technologies de Chine. C'est un moyen d'avoir des perspectives stratégiques à long terme.

Marché de stockage d'énergie à la fin combien?

Quelle est la taille actuelle du marché du stockage d'énergie? Nous avons énuméré ici quelques-uns, l'un est la batterie en aluminium liquide, puis la batterie d'ions d'aluminium, il y a des batteries plomb-acide et super-condensateurs, nous pouvons voir que d'ici 2025, la situation globale du marché, les batteries liquides en aluminium atteindra probablement 38 milliards dollars, la batterie d'ions d'aluminium peut atteindre 26 milliards de dollars, le marché des batteries au plomb est toujours le plus grand, jusqu'à près de 40 milliards de dollars sur le marché, le super condensateur est relativement plus petit, mais similaire à la batterie en aluminium liquide.

Par conséquent, nous utilisons le marché du stockage de l'énergie solaire est un énorme potentiel, nous non seulement pour développer l'énergie solaire, mais aussi le développement du stockage de l'énergie, le stockage de l'énergie devrait être développé.


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