近日，由清华大学与鄂尔多斯实验室联合研发的国内首创“沙子热力电池”中试装置实现了全流程贯通运行，该“沙子热力电池”项目即将落地，“鄂尔多斯沙”化身巨无霸“热能储备器”。
▲“沙子热力电池”中试项目现场 苑雪璐 摄
该技术中试阶段的首批参与者、鄂尔多斯实验室科研人员王泽众介绍，“沙子热力电池”技术，就像给新能源打造了一座“高温能量银行”’，当风电光伏富余时，通过电加热器将沙粒加热至600℃~1500℃，使高温热能存入“金库”；需用时，“热能取款机”就能按需兑付工业蒸汽或电能，让绿电像现金一样随取随用。
▲“沙子热力电池”中试项目模拟图
王泽众介绍，沙子热力电池储能介质成本低于10元/千瓦时，系统投资成本不足25万元/兆瓦时；而传统的熔盐介质成本对比，沙子热力电池的具有成本优势。沙子热力电池“便宜”又“好用”，即使在极端条件下，沙粒储能介质也能保持高效的能量转换和储存能力，储-放热循环效率超90%；从常温到1500℃都能稳定工作，既不怕冻也不怕热。此外，沙子热力电池还具备出色的环保性能，可有效突破可再生能源波动性、不稳定性与工业用能连续稳定之间的矛盾，实现可再生能源的大规模消纳，让绿电得以真正替代化石能源应用于工业过程中，且全生命周期内无碳排放，为实现碳中和目标提供了有力支持。
从实验室到中试基地，再到工业现场，“沙芯”的“就业蓝图”正在徐徐绘就——
位于鄂尔多斯蒙苏经济开发区的内蒙古百川光热科技有限公司，即将与鄂尔多斯实验室签订合作意向合同，在污水处理等项目中投入沙子储能技术。“以前我们用天然气产蒸汽，一吨成本约240元；如果用上沙子储能的技术，以绿电替代天然气的话，整个项目的经济性和环保性都将得到大幅提升。”企业管理中心副总曾勇指着车间里的蒸汽管道说，百川光热对沙子储能技术翘首以盼。目前，团队已完成百兆瓦时级示范装置工艺包的设计，正与当地多家工业企业洽谈落地。
在实验室的沙盘模型前，鄂尔多斯实验室主任魏飞表示，“沙子热力电池”应用场景广泛，可用于就近消纳绿电、集中供暖、提供零碳蒸汽，与农业大棚结合，利用余热为温室供暖……“我们正在探索与甲烷裂解制氢、生物质气化技术的耦合。”魏飞指着电脑里的模拟图，“未来的能源系统可能像个‘能量超市’，风光电存进‘沙电池’，多余热能用来制氢，氢气又能回补电网，所有环节都围绕零碳转。”
在实验室的材料库里，记者还发现了另一批“特殊储热介质”——黑色的煤矸石颗粒。这是我们的“第二方案”，王泽众解释，“鄂尔多斯每年产生超亿吨煤矸石，堆成山的固废其实富含二氧化硅和氧化铝，正好能做储热材料。”目前，团队正在进行煤矸石基储热材料的定向合成相关研发工作，未来的沙电池，可能既吃“沙漠粮”，也吃“工业渣”。可期待的是，来自金色沙粒的“新能量”，即将为建设绿色低碳的美丽中国提供全新的“鄂尔多斯动力”。