相变储能技术将推动太阳能采暖发展

文 本刊记者 戴丽

相变储能技术将推动太阳能采暖发展

文/本刊记者 戴丽

太阳能资源具有取之不尽用之不竭、无污染等优点，同时又不会增加环境负荷，是未来能源结构中的重要组成部分。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国2/3以上面积地区年日照小时数大于2000小时，具有太阳能利用的良好条件。

在建筑能耗中，生活热水、供暖能耗占了相当大的比例，因此利用太阳能来满足生活热水、供暖等能耗的需求将具有巨大的节能效益。由此，推动太阳能采暖技术的发展在我国显得尤为重要。

太阳能资源不稳定制约太阳能采暖的发展

我国的太阳能产业经过30年的发展，低温利用技术和产品已经非常成熟，太阳能热水广泛应用于家庭、宾馆、酒店、学校、医院等多个领域。近年来，随着太阳能热利用产业的发展，技术的进步，一些企业也开始涉及太阳能采暖。但是在太阳能采暖应用领域，发展却不是那么乐观，应用也不够广泛，虽然国内不少太阳能企业开展了大量研究和探索，但到目前仍没有成熟可行的产品和技术。究其原因，主要是因为在太阳能利用过程中，不能很好地实现能量的储存。

太阳能资源具有其自身的特殊性——白天充足，夜晚缺乏，同时随着天气的变化和季节的不同也会产生很大的差异。由于太阳能资源的这种不稳定性，直接增大了太阳能采暖技术发展的难度，制约了太阳能采暖行业的发展。因为太阳能资源的不均衡问题，也直接影响了太阳能采暖的效果。

白天，太阳辐照很好的时候，太阳能采暖需求相对较小，夜晚没有太阳照射的时候，反而对采暖要求较高。太阳照射的强度，资源可利用量与太阳能采暖的需求不成正比，因此要实现白天采暖，夜晚使用，能源储存是关键。

内蒙古太阳能协会温建亮说到，太阳能采暖能否取得发展关键在于是否能够实现能量储存。目前国内太阳能企业开展的采暖研究，基本没有解决这一点，因此这也就成为目前太阳能采暖不能很好地推广和发展的主要原因。要想取得太阳能采暖行业的发展，必须努力提高太阳能采暖系统中的太阳能资源利用的稳定性和保证率，做到能够全年综合利用。这就需要研究应用短期和跨季节蓄能新技术，在我国绝大部分地区都是冬季寒冷、夏季炎热，需储存春、夏、秋三个季节的太阳热能用于冬季采暖；也需储存白天的太阳能用于夜晚使用。

其次，除了解决太阳能能量储存的问题以外，非采暖季，太阳能能量的富余问题也是需要解决的一个方面，处理不好，不仅会影响集热系统的使用寿命，而且还存在安全隐患。

另外，太阳能采暖还需要解决辅助热源问题。太阳能资源是不稳定的，用太阳能采暖，在太阳能不足或连续阴雨天时，必须通过辅助系统加热采暖。因此研究开发稳定、实用的太阳能采暖技术和形式，提高太阳能采暖系统的节能效益，是太阳能采暖需要努力的方向。

相变储能技术帮助能量储存

温建亮说到，其实在各项太阳能采暖技术中，相变储能技术能够很好地解决能量储存这一问题，从而推动太阳能采暖行业的发展。

温建亮介绍，相变储能技术主要是利用相变调温机理，通过蓄能介质的相态变化实现对热能的储存和释放。当环境温度低于一定值时，相变材料由液态凝结为固态，释放热量；当环境温度高于一定值时，相变材料由固态熔化为液态，吸收热量。利用该技术开发的相变储能产品，可以很好的把白天的太阳能储存供夜晚使用。该技术和太阳能热利用产品结合将极大地解决目前太阳能采暖不能很好实现能量储存的问题。

据极地熊储能技术有限公司总工介绍，相变储能技术应用到产品具有以下几个优势：一是储热密度大，温度恒定，储热容器体积小，热效率高。与传统储能材料——水比，储能密度最高可达水的4倍，而空间却减少了三分之一，同时比水的热流失低80%；二是适应性非常广泛，能够针对不同的应用场所，提供不同融点的相变储能产品，不会产生如水所导致的细菌污染，最大可用热量可达到100兆瓦每小时；三是利用相变储能技术的产品在合成相变材料反复相变过程中，无性能降级，无挥发，无磨损，无污染，无腐蚀，安全高效。四是结构安全可靠，模块化设计，可根据客户对热量的需求配置热储存能量，安装和搬运简单；五是节省空间，施工简单，还可以实现智能控制；六是可以和不同热源配合使用，除了和太阳能热利用产品结合外，还可以和热泵、生物质能、热泵等产品结合使用，这将极大地提升新能源的有效利用，有效应用在工业余热的回收、移动供热、常规供热系统能效的改善等多个领域。七是节能效果显著，据测算，该技术和常规锅炉配合使用，能减少90%的锅炉系统启停次数，减低污染排放，为客户节省30%以上的能源消耗。

温建亮认为，相变储能技术区别于其他储能技术的基本原理就在于，在温度不变的情况下，通过物理形态的转变吸收和存储巨大的能量。这一技术国外很早就应用在电力调峰、新能源、工业和建筑节能及家用电器工业上，近几年，国内的太阳能企业引进这一技术开展太阳能的采暖研究和实验。究其技术本身，我认为，主要是解决能量的储存问题。

业内专家也认为，如果相变储能技术产品成熟可行，那么将极大推动我国太阳能采暖产业的发展，为我国太阳能产业的技术进步作出重要贡献。目前，国内也已经有部分企业涉及了相变储能技术的研究。

相变储能技术需改进和推广

“相变储能技术是效率较高的储能技术，比传统的水储能高很多。但是，相变储能技术成本比水储能要高，这是限制相变储能技术不能大范围在采暖上应用的主要问题。把相变技术产品国产化、平民化，是相变技术在太阳能采暖方面应用的关键。”温建亮也说到了相变储能技术的弱处所在。

对于相变储能技术的推广，温建亮认为，首先要大力宣传，让社会更好地认知这一产品；二是要加强技术的引进和吸收创新，降低其成本，同时提高效率。只有当相变储能技术成本不高，性能稳定才能更加适合应用于太阳能采暖行业；三是建设相关示范项目，达到推广相变储能技术的目的。

发展太阳能采暖意义重大，北方地区的采暖能耗占建筑能耗的很大部分，实现太阳能采暖，对建筑节能是一大贡献。实现太阳能采暖，能够减少对煤炭的消耗，对环境保护也是一大贡献。另外，实现太阳能采暖，对于我国的光热产业而言，是一大进步，将大大扩展光热产业的应用范围。

温建亮说，实现太阳能采暖是功在当代，利在千秋的事业。但是太阳能采暖的成熟和发展，绝不是一朝一夕就可以成功的，需要政府关注，企业投入，社会支持，希望太阳能企业和科研人员，能够投入更多的财力和精力，开展多种多样的太阳能试验研究，为我国太阳能采暖产业的发展做出贡献。