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欧洲发布2050年100%可再生能源供暖制冷技术发展战略框架

来源:先进能源科技战略情报研究中心 | 编辑:先进能源科技战略情报研究中心 | 2019年12月31日() | 打印内容 打印内容

4、热泵

(1)技术现状。随着部署的增加,热泵技术正成为使供热和制冷脱碳的能源组合的基石。同时,热泵也是提高白色家电甚至电动汽车能效的首选技术。除了利用可再生能源,当前的热泵技术可以利用工业余热、建筑和工业过程中的废气等。将储热集成到热泵系统中可以弥补能源生产和消费的时间差。热泵系统可实现50-70℃的温差,将多个压缩机组合则将克服更大的温度差,从而将源头温度提升至需要的水平。压缩循环热泵(电驱动)将低温可再生热能转化为高温热能。热驱动热泵(如吸附式冷却器)基于热吸附循环,利用废热或可再生热能进行制冷,其性能提升可实现驱动温度高达250℃。工业热泵通常供应温度水平在30-50℃或55-65℃的热量,当前研究目标是提供温度为200-250℃的热量。热泵技术的创新和研究正专注于改进组件、产品和系统,而新技术(如磁热泵)尚处于概念/实验阶段。

(2)开发潜力。用热泵代替化石燃料锅炉可以节省约50%的一次能源,用热泵替换电加热系统则可节省2/3-3/4的终端或一次能源。从系统角度来看,热泵的节能潜力更大,将高效热电联产系统中的锅炉替换为热泵,还可使废热能够用于区域供热系统,将地热或太阳能用于热泵则可为热泵创造更好的部署机会。

5、储热

(1)技术现状。在目前各种储热技术中,采用水作为储热介质的显热存储技术最简单、成本最低,广泛用于住宅、区域供热和工业,采用液体和固体介质的地下显热存储也是常用的大规模储热方式。潜热存储方式能量密度更高,存储温度范围更广且可用于制冷。热化学存储基于放热和吸热的可逆化学反应,理论存储密度比水基储热系统高十倍,且没有热量损失,但该技术较新,尚需开发各种适用于市场的产品。地下储热主要用于平衡季节性供需,还可储存中温余热,提高可再生能源和废热的利用率以及能源系统的灵活性。

(2)开发潜力。未来将进一步开发或改进大规模储热技术,包括:长寿命、低成本的耐高温衬里材料;不同地质环境下大容量、深坑或储罐存储的施工技术;可降低热损失并提高存储性能的隔热材料和技术;浮式或自带盖子的结构,可有效利用储罐的顶部空间;改进系统集成、液压和控制,以优化系统性能;开发工作温度在5-15℃的相变材料,将冷库集成到冷却系统中;开发集成热交换器的储罐,缩小储罐体积并提高能量传输率,如使用纳米相变材料;通过材料开发(如中孔材料和复合材料)和组件优化等,降低技术成熟度达到5-6级的紧凑型储热技术的成本;开发测试和评估方法,并将材料整合到反应器组件中;开发新型传感器技术以优化控制;进行下一代紧凑型储热技术的示范;开发新型相变材料和钛复合材料、反应器和系统集成技术,用于工业中、高温储热。

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