1992年在法国安装的太阳能电池板被发现惊人地保留了79%的原始输出功率

1992年在法国安装的太阳能电池板被发现惊人地保留了79%的原始输出功率 1992 年，位于法国里昂的非营利性可再生能源协会 Hespul 将一个名为 Phébus 1 的小型 1 千瓦太阳能电池阵并入法国电网。30 多年过去了，这个装置仍在不断输出能量。去年，技术人员拆除了这个 10 平方米的老式太阳能电池阵，并按照国际标准对电池板进行了严格的实验室测试，结果令人吃惊。使用 31 年后，平均仍能达到初始额定功率输出的 79.5%。太阳能电池板制造商通常只能保证在长达 25 年的时间内达到原始性能的 80%。Phébus 1 号太阳能电池板的性能超过了这一标准，在 31 年的使用寿命中，平均每年的衰减率仅为 0.66%。例如，在 2012 年安装 20 周年之际，电池板仍能输出 91.7% 的额定输出功率。近年来，部分组件的发电量下降速度有所加快。31 年过去了，882 Wp 的组件共发电 20366 kWh，即 745 kWh/kWp/年。赫斯普尔总结说："这些结果证实了有关这一主题的各种科学研究的结果。"该协会引用了瑞士的一项长期研究以及美国和欧洲的最新研究，这些研究显示太阳能电池板的中位降解率为每年 0.36% 至 0.75%。因此，虽然随着时间的推移，输出功率的下降不可避免，但这些实际数据表明，太阳能装置可以持续运行几十年，并保持在非常可行的性能水平上。这种长寿命预示着住宅屋顶阵列和向更清洁发电资源的整体过渡将是一个好兆头。全球独立能源智库 Ember 的一份报告也带来了一些好消息。该组织最新发布的《全球电力回顾》显示，太阳能和风能等可再生能源将在2023年创下新纪录，占全球发电量的三分之一以上。太阳能发电量的年增长率为 23%，风能发电量的年增长率为 10%。 ... PC版： 手机版：

科学简单点：什么是水力发电？

科学简单点：什么是水力发电？ 什么是水力发电？工程师昆廷-普鲁萨德（Quentin Ploussard）和阿贡国家实验室能源、环境和经济系统分析中心主任弗拉基米尔-科里塔洛夫（Vladimir Koritarov）将介绍水是如何用来发电和储电的。水力发电在支持风能和太阳能等可再生能源方面发挥着重要作用，因为这些能源并不总能发电。水力发电就像电池一样，能够储存能量并在需要时使用。35 年来，阿贡一直在帮助世界各国满足日益增长的水电需求，为此开发了计算机模型和工具，帮助各国做出有关电网、水资源利用和水电站的决策。水电是当今最大的可再生能源生产商之一。它在支持其他可再生能源（如快速增长的太阳能和风能）方面也发挥着重要作用。当阳光不充足、风力减弱时，这些能源就无法发电。水力发电可以通过从水库中释放更多的水来增加发电量。另一方面，当风能和太阳能发电量过多时，水力发电可以将多余的能量以水的形式储存在水库中，以供日后使用。水电站有多种类型：径流式电站几乎不储存能量。它们的发电能力因河水流量而异。水库发电厂具有储存能力，可以根据需求调整发电量。抽水蓄能水电站（PSH）作为大型蓄水池运行。抽水蓄能水电站在两个不同海拔高度的水体（一个较高，一个较低）之间进行水循环。水被抽到高处的水体中以储存能量，然后在需要发电时被释放到低处的水体中。目前，在美国所有公用事业规模的储能设备中，PSH 设备约占 93%。35 年来，美国能源部阿贡国家实验室的科学家们一直在帮助满足全球日益增长的水电需求。由于建造新的水电站或更新现有的水电站都具有挑战性，阿贡开发的计算机模型现已在 20 多个国家使用，以帮助政府和电网运营商规划电网、提高水资源利用率、确定能力并提供水电服务的成本效益估算。阿贡科学家还与美国其他国家实验室和 PSH 开发商合作，编写了一本评估指南，帮助决策者扩建现有工厂或建造新设施。阿贡的能力通过以下方式为水电行业提供帮助：研究水电如何在清洁能源中发挥重要作用，在太阳能或风能无法利用时提供急需的电力以填补空白提供可在全球范围内使用的最先进的建模工具、应用和分析。通过使用阿贡领先计算设施，提供世界一流的超级计算机，以扩大建模的复杂性并缩短处理时间，从而更快地得出结果。资料来源：阿贡国家实验室水电是历史最悠久、规模最大的可再生能源之一。水力发电利用流动水的自然流动来发电。水电站提供了全球约 60% 的可再生能源电力。水电站的主要类型包括径流式水电站、蓄水式水电站和抽水蓄能式水电站。径流式水电站几乎没有蓄水能力。蓄水式水电站通常有大型水库，具有很大的蓄水能力，而抽水蓄能水电站则像巨大的蓄水池一样运行。抽水蓄能水电站通过让 (1) 上部水库中的水向下流动，带动 (2) 涡轮机和 (3) 发电机旋转，从而在需要时发电，并在几秒钟内将电力供应给 (4) 电网。之后，当电力充足且价值较低时，水会被抽回上游水库。抽水蓄能水力发电是目前唯一商业化的长时间蓄能技术，随着电力系统向风能和太阳能发电发展，这种技术将变得越来越有价值。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点：什么是超级计算？科学简单点：什么是人工智能？科学简单点：什么是量子力学？ ... PC版： 手机版：

热电池系统的效率创下电网规模储能的最高纪录

热电池系统的效率创下电网规模储能的最高纪录 新型热光电池的小型实验室测试 布伦达-阿赫恩，密歇根工程学院随着可再生能源价格的快速下降，现在的障碍在于它们的间歇性任何可再生能源怀疑论者都会向我们抛出的第一个问题是："但晚上或没有风的时候怎么办？"一个叫做"电池"的东西可以在这方面提供帮助，电网规模的储能系统并不缺乏，它们可以为雨天（字面意义上的）节约能源。这包括锂离子电池等经典产品的升级，也包括铁-空气、盐水、液流电池或各种基于重力的系统等更具实验性的设计。最有前途的途径之一是将能量储存为热能。介质本身可以很广泛，如沙子、熔盐、火山灰、碳块、粘土砖等，但不幸的是，从热量中获取能量并将其转化为电能可能是最棘手的部分。这就是新系统的用武之地。该设备由密歇根大学的研究人员开发，其工作原理是热光电效应。它类似于太阳能电池，后者是光生伏打，通过光（光子）产生电（伏特）。热光电效应显然会在其中加入热量（thermo）。实际上，这意味着它们吸收的是光谱中红外线部分的光子，而不是太阳能电池捕捉的高能可见光光子。这种新型热光电池在测试中使用碳化硅作为蓄热材料，但也可以换成其他任何有效的材料。碳化硅的周围有一种由铟、镓和砷制成的半导体材料，这种材料经过精心设计，可以捕捉到最广泛的光子，特别是由加热材料产生的光子。当研究小组将这种材料加热到1435 °C（2615 °F）时，它开始辐射出不同能量水平的热光子，其中20%到30%的光子能被半导体捕获。为了利用其中一些能量较高或较低的光子，该电池在半导体之后有一层薄薄的空气层，然后是金反射层。这样，一些光子会被弹回半导体，转换成电能，而另一些光子则会被弹回蓄热材料，使它们有机会作为合适的光子被发射出来。新型热光电池的示意图及其与其他同类产品的性能对比图 Roy-Layinde 等人这种设计使总功率转换效率达到 44%。这使得它比其他在相同温度下工作的设计效率要高得多，其他设计的最高效率为 37%。其他设计的效率也曾超过 40%，但它们的工作温度要高得多，在很多情况下都不太可行。其原理是利用风能或太阳能发电场产生的电能，或直接吸收工业生产过程或太阳能热能系统产生的多余热量来加热存储材料。它的效率可能只有锂离子电池的一半，但它的安全性更高，制造和运行成本更低，这意味着无论如何，扔掉一半的电力仍然是划算的，尤其是电力不再是有限的资源。研究小组表示，这种技术还有一定的发展空间。这项研究的特约作者斯蒂芬-福雷斯特说："我们还没有达到这项技术的效率极限。我相信，在不远的将来，我们的效率将超过 44%，并突破 50%。"这项研究发表在《焦耳》杂志上。 ... PC版： 手机版：

斯坦福大学推出改变游戏规则的电网储能液体燃料技术

斯坦福大学推出改变游戏规则的电网储能液体燃料技术 斯坦福大学的科学家们正在开发新的异丙醇生产催化系统，以优化能量的保持和释放，从而改进液体燃料的储存方法。随着加州向可再生燃料的快速转型，它需要能够为电网储存电力的新技术。太阳能发电量在夜间和冬季都会下降。风能则时好时坏。因此，该州在很大程度上依赖天然气来平抑可再生能源电力的高低起伏。人文与科学学院罗伯特-埃克斯-斯温（Robert Eckles Swain）化学教授罗伯特-韦茅斯（Robert Waymouth）说："电网使用能源的速度与你产生能源的速度相同，如果你当时没有使用它，而你又无法储存它，就必须把它扔掉。"韦茅斯正带领斯坦福大学的一个团队探索一种新兴的可再生能源储存技术：液态有机氢载体（LOHCs）。氢气已被用作燃料或发电手段，但氢气的储存和运输却非常棘手。"我们正在开发一种在液体燃料中选择性转换和长期储存电能的新策略，"《美国化学学会杂志》上详细介绍这项工作的研究报告的资深作者韦茅斯说。"我们还发现了一种新型的选择性催化系统，可以在不产生气态氢的情况下将电能储存在液体燃料中"。液体电池用于为电网储存电力的电池，以及智能手机和电动汽车电池都使用锂离子技术。由于储能规模巨大，研究人员仍在继续寻找能够补充这些技术的系统。这些候选物质中包括低浓度氢氧化物，它可以利用催化剂和高温储存和释放氢气。有朝一日，LOHC 可以广泛发挥"液体电池"的功能，储存能量并在需要时高效地将其作为可用燃料或电力返回。韦茅斯团队研究将异丙醇和丙酮作为氢能储存和释放系统的成分。异丙醇（或称擦拭用酒精）是一种高密度液态氢，可以通过现有基础设施储存或运输，直到将其用作燃料电池的燃料，或在不排放二氧化碳的情况下释放氢气以供使用。然而，用电生产异丙醇的方法效率很低。水的两个质子和两个电子可以转化为氢气，然后催化剂可以用氢气生产异丙醇。韦茅斯说："但在这个过程中，你并不想要氢气。它的单位体积能量密度很低。我们需要一种方法，在不产生氢气的情况下，直接用质子和电子制造异丙醇。"这项研究的第一作者丹尼尔-马龙（Daniel Marron）最近刚刚完成了斯坦福大学的化学博士学位，他确定了如何解决这个问题。他开发了一种催化剂系统，可将两个质子和两个电子与丙酮结合，从而选择性地生成 LOHC 异丙醇，而不会产生氢气。他使用铱作为催化剂实现了这一目的。一个关键的惊喜是，二茂钴是一种神奇的添加剂。二茂钴是一种非贵金属钴的化合物，长期以来一直被用作简单的还原剂，而且价格相对低廉。研究人员发现，在这一反应中，二茂钴作为助催化剂的效率非同一般，它能直接向铱催化剂提供质子和电子，而不是像之前预期的那样释放出氢气。根本的未来钴已经是电池中的一种常见材料，需求量很大，因此斯坦福大学的研究小组希望他们对二茂钴特性的新认识能够帮助科学家们为这一过程开发其他催化剂。例如，研究人员正在探索更为丰富的非贵重地球金属催化剂，如铁，以使未来的 LOHC 系统更加经济实惠和可扩展。韦茅斯说："这是基础科学，但我们认为我们已经找到了一种新策略，可以更有选择性地将电能储存在液体燃料中。"随着这项工作的发展，人们希望 LOHC 系统能够改善工业和能源行业或单个太阳能或风能农场的能源存储。尽管幕后工作复杂而具有挑战性，但正如韦茅斯所总结的那样，这个过程实际上非常优雅："当拥有有多余的能量，而电网又没有需求时，就它储存起来。当需要这些能量时，就可以将其作为电能返回。"编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1021/jacs.4c02177 ... PC版： 手机版：

美国电动汽车和电网升级所需的铜远远超过目前的产量

美国电动汽车和电网升级所需的铜远远超过目前的产量 密歇根大学的一项研究显示，美国无法迅速开采铜矿，以满足《减少通货膨胀法案》中提出的向可再生能源过渡的需求。电动汽车和电网升级所需的铜远远超过目前的产量。该研究建议政策制定者考虑铜供应的局限性，并提议将重点放在混合动力汽车上，这是一个更容易实现的目标，同时也能满足全球在发展重要基础设施时对铜的需求。2022 年签署成为法律的《通货膨胀削减法案》要求到 2035 年，100% 的汽车都必须是电动汽车。但电动汽车所需的铜是内燃机汽车的三到五倍，更不用说电网升级所需的铜了。"一辆普通的本田雅阁需要大约 40 磅铜。同样的电池电动本田雅阁需要近 200 磅铜。陆上风力涡轮机需要大约 10 吨铜，而在海上风力涡轮机中，铜的用量可能会增加一倍以上，"麻省理工大学地球与环境研究教授亚当-西蒙说。"我们在论文中表明，采矿公司基本上不可能生产出所需的铜量。"这项研究审查了铜矿公司 120 年来的全球数据，并计算了美国电力基础设施和车队升级为可再生能源需要多少铜。研究发现，可再生能源对铜的需求将超过铜矿目前的产量。这项研究由西蒙和康奈尔大学研究员劳伦斯-卡特尔斯（Lawrence Cathles）领导，由国际能源论坛发表，并在题为"铜矿开采与汽车电气化"的网络研讨会上进行了讨论。资金短缺的部分原因在于采矿公司的许可程序。西蒙表示，从发现新的铜矿藏到获得建矿许可平均需要 20 年左右的时间。采矿挑战与全球需求铜矿由 100 多家公司开采，矿场遍布六大洲。研究人员提取了 1900 年以来的全球铜产量数据，从而得出了 120 年来全球采矿公司的铜产量。然后，他们模拟了铜矿公司在本世纪余下时间里的产量。研究人员发现，在 2018 年至 2050 年期间，仅为满足"一切照旧"的要求，全球需要开采的铜矿将比 2018 年之前人类历史上开采的铜矿多 115%。这将满足我们目前对铜的需求，并在不考虑绿色能源转型的情况下为发展中国家提供支持。为了满足全球汽车电气化对铜的需求，在未来几十年中，每年必须有多达六个新的大型铜矿投产。新铜矿约 40% 的产量将用于与电动汽车相关的电网升级。"我是《降低通货膨胀法》的忠实粉丝。我认为它太棒了。我有太阳能电池板、电池和电动汽车，"西蒙说。"我完全支持能源转型。但是，需要以一种可以实现的方式来完成。"研究人员建议，与其让美国车队完全电气化，不如集中精力生产混合动力汽车。西蒙说："我们希望这项研究能被决策者采纳，他们应该把铜作为能源转型的限制因素，并考虑如何分配铜。例如，我们知道丰田普锐斯实际上比特斯拉对气候的影响稍好。与其在美国每年生产2000万辆电动汽车，在全球每年生产1亿辆电池电动汽车，不如集中精力生产2000万辆混合动力汽车更可行。"铜匮乏的广泛影响研究人员还指出，发展中国家需要铜来建设基础设施，例如为大约 10 亿尚未用上电的人口建设电网；为大约 20 亿尚未用上清洁水的人口提供清洁水饮用设施；为 40 亿尚未用上卫生设施的人口提供废水处理设施。"可再生能源技术、清洁水、废水处理、电力这些都离不开铜。因此，在欠发达国家建设基础设施需要多少铜与能源转型需要多少铜之间，我们最终会面临矛盾。我们认为，我们的研究突出表明，美国可以在减排方面取得重大进展。然而，如果环保团体和政策制定者不彻底改变对采矿业的看法，就无法通过铜和其他金属的上游矿山生产来满足当前（几乎是唯一的）对下游可再生能源技术制造的重视。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

美国发布2024版关键和新兴技术清单，清洁能源和储能技术首次进前十

美国发布2024版关键和新兴技术清单，清洁能源和储能技术首次进前十 跟2022年版本相比，2024年版关键和新兴技术清单中，“清洁能源发电和存储技术”替代了“可再生能源发电和存储技术”的说法，排名第八，首次进入关键技术前十位。2022年，“可再生能源发电和存储技术”位于清单第十六位。此外，2022年单独列出的“先进核能”技术，在2024年版中，并入了“清洁能源”技术中。具体来看，2024年版“清洁能源和存储技术”则具体包括了可再生能源发电、可再生和可持续的化学品、燃料和原料、核能系统、聚变能、储能装置、电动和混合动力发动机、电池组、网格集成技术、节能技术、碳管理技术。除此之外，总体来看，2024版美国关键和新兴技术清单包括了先进计算、先进制造、人工智能、半导体与微电子等共18类技术领域。跟2022年相比，除了清洁能源技术方面的改变，还新增了定位、导航和定时（PNT）技术领域。据介绍，2024版美国关键和新兴技术清单是由白宫科技政策办公室（OSTP）、国家科学技术委员会（NSTC）和国家安全委员会（NSC）共同牵头组建的“关键和新兴技术快速行动”小组委员会在两年时间里通过跨部门联合研究形成。在编制新版清单过程中，包括商务部、国防部、能源部、农业部、卫生与公共服务部、国土安全部、交通部、国家航空航天局、国家科学基金会等18个联邦政府部门机构的专家共同参与，最终就清单内容的更新达成共识。NSTC指出，更新后的关键和新兴技术清单可以为美国政府和联邦机构指示有助于提升美国技术竞争力和国家安全的具体方向，并为未来技术发展的优先顺序提供信息，从而帮助长远保障美国的技术领导力，保持关键领域的竞争优势，并有效应对国家安全威胁。NSTC特别提示，美国各行政部门和机构在制定保障国家安全、竞争国际人才以及保护敏感技术的相关计划时，可以将CETs清单作为重要的参考依据。值得注意的是，此次美国政府提升对清洁能源和储能技术重视的背后，是美国储能市场、尤其是电池储能市场的进一步发展。根据研究机构最新的预测，美国电池储能容量有望在2024年创下历史新高。其中，继上个季度的部署创下新高后，得克萨斯州和加利福尼亚州继续在美国新增储能方面引领增长。标普全球公司的高级研究分析师Shayne Willette表示，标普全球大宗商品公司预计，2024年美国风能、太阳能和电池储能的新增发电能力合计40.6吉瓦，其中电池储能为8.6吉瓦。Willette说：“与太阳能一样，电池储能的部署也将创下年度纪录。随着可再生能源更多地并入到电网中，以及排放标准变得更加严格，电池在增强电网可靠性方面的作用正得到更多重视。”美国能源情报署预计，2023年太阳能发电能力增加的同时，电池储能容量也将新增9吉瓦，是2022年底的两倍。据介绍，在《通胀削减法案》出台之前，只有与太阳能并置的电池才有资格获得联邦税收抵免。但Willette表示，在《通胀削减法案》出台后，独立电池系统现在也有资格获得投资税收抵免。凭借《通胀削减法案》，电池系统的资本成本继续下降，进一步改善了此技术的经济性。 ... PC版： 手机版：