NTU与盛裕、苏伊士集团合作研究液态空气储能新方法

2020-12-15     627

编者按

南洋理工大学,盛裕控股集团(Surbana Jurong Group, SJ)和法国燃气公司苏伊士集团(ENGIE)将合作研究开发利用液态空气存储能量的新方法。

盛裕集团是一家全球性的城市、基础设施和管理服务咨询公司。ENGIE是提供低碳能源和服务的领先世界集团,其目标是成为“零碳能源转型”服务的全球领导者。

这个被称为液态空气能量存储的新系统,利用来自电网的多余能量或从其他过程中收集的冷能来冷却空气,从而将其从气态转变为存储在零下196摄氏度的液态。

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英国的液态空气能源工厂模型,来源:BBC

当空气以液态储存时,密度要比气态高750倍,具有锂离子电池的能量密度,但由于碳足迹更小,因此更具可持续性。这种储能概念在过去十年在英国开发使用,现在该联合小组正在研究它是否可以使新加坡和其他热带城市受益。

一个液态空气能源工厂,约将可持续使用25年或更长时间。它没有任何电极,电极中的阴极或阳极材料会在经过数百次充放电循环后退化失效,就像家用电池一样,它必须回收或丢弃。相比之下,液态空气能源工厂则只需要存储容器和发电机来挖掘其能源潜力,使其成为更环保,更可持续的新替代方案。

当需要供能时,液态空气会变成气态,该过程中产生的高气压,可为涡轮提供动力以发电。同时,过程中产生的冷能可被收集起来以冷却水,以供建筑物中的冷水空调系统使用。

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液态空气存储流程示意图,来源:Stirling Cryogenics

12月8日,NTU助理副校长(战略与合作伙伴方向)Subodh Mhaisalkar教授,盛裕(Surbana Jurong)东盟执行长 Yeo Choon Chong先生,和ENGIE新加坡实验室常务董事 Loic Villocel先生,在南大共同签署了有关新的“用于制冷和电力应用的液态空气存储热电联产系统”的谅解备忘录。

Mhaisalkar教授说:我们与SJ和ENGIE的合作,标志着南大发展可持续能源技术的承诺,致力于帮助新加坡降低碳排放,与新加坡在2016年批准的《巴黎协定》相符。该联合项目将在南大能源系统和可持续性方面的强大的研究基础上进行,并加强了我们与SJ和ENGIE的现有研究合作伙伴关系。此类合作伙伴关系也是NTU智能校园愿景的一部分,该愿景旨在为未来可持续发展的技术开发提供先进的解决方案。

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NTU与SJ,ENGIE三方签署谅解备忘录

来源:NTU官网

盛裕东盟分部执行长Yeo Choon Chong先生说:“与NTU和ENGIE的合作是盛裕在研发和测试低温相关研发工作中的另一个重要里程碑。该解决方案可以帮助消除碳排放并提高能源效率。作为具有广泛地理覆蓋范围的多学科城市和基础设施咨询公司,我们能够通过成员公司在新加坡和全球范围内推动创新的能源解决方案,为实现脱碳目标做出贡献。”

ENGIE新加坡实验室常务董事Loic Villocel强调了这种合作伙伴关系的重要性,他表示:“ ENGIE的研究,支持了加速向碳中和经济的过渡的战略,这种合作关系对ENGIE新加坡实验室的五年发展计划至关重要。该计划包括制冷技术和可持续数据中心等关键领域,我们期待与NTU和SJ合作,分享我们的专业知识,以实现共同的目标。”

根据合作协议,南大-盛裕实验室(NTU-SJ Corporate Lab)将与ENGIE一同,寻求更多合作伙伴并支持他们开发和展示低温热电联产在城市中的潜力的计划。

这项新的研究合作,是基于NTU副教授Alessandro Romagnoli进行的一项名为“通过低温能源系统的绿色数据中心”的较早研究的发现成果。该研究曾获得新加坡资讯通信媒体发展局(IMDA)和新加坡国家研究基金会的支持。

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数据中心能源使用需求占比,来源:Clarke Energy

在2018年的研究中,Romagnoli副教授及其研究团队发现,在一个液态空气存储系统中,利用液态氮(占地球大气的78%)来存储和产生能量,可以为数据中心的使用提供冷却和能源,从而实现零排放,因此该系统为柴油备用发电机的有效替代方案。

新加坡的数据中心占其年度用电量的7%,其中数据中心约37%能源使用量用于冷却服务器。

新的液态空气储能项目还将作为其他项目的潜在测试平台,可用于测试其他合适的冷冻剂(如液化氢),或确定其与燃料电池和其他发电系统等其他技术的协同作用。

该合作项目还补充了南大-盛裕实验室的另一个正在进行试验台——一个集成的城市发电系统,可以收集,存储和使用液化天然气(LNG)的再气化产生的冷能。

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新加坡LNG接收站,来源:safety4sea

这个被称为“低温聚合物(Cryo-Polygen)”的试验台,将收集通常在液化天然气从液态转化为气态时浪费的冷能,以及燃气轮机产生的废热,从而提高了低温多合成器的效率和功率输出。

南大-盛裕实验室的副主任,两个项目的首席研究员Romagnoli副教授说,他们的最终目标是开发一种高效的能源解决方案,该解决方案可以收集、可持续地存储被浪费的能量,并将其用于补充供给新加坡的能源需求,从而减少总体碳足迹。

参考文献:

1. "NTU Singapore, Surbana Jurong and ENGIE to partner for sustainable liquid air energy storage research" NTU Media Release; 2. “Cryogenic polygeneration for green data centre”, published in Elsvier’s Energy Procedia, Volume 152, October 2018.

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