电力消费根据昼夜和季节存在着巨大的波动性,长期困扰着电力提供商,这个问题可能很快就会解决了。熊本大学和九州电力公司联合开发了一套系统:把深夜廉价时间获得的电力储存为热能,然后用于白天的空调用。白昼常常是电网公司负担过重的时候。热能储存媒介是普通的污泥,保持安装成本低及白天电力消耗低。电力提供商需要足够的发电容量来对付高峰需求;通过全天更加均匀地分配消费,提高夜间用量,减少所需发电机数量,还可以减少二氧化碳等有害气体排放量。
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水管网络可以利用廉价的夜间电力为建筑物提供热量和冷气。(九州电力公司) |
运行廉价,建设简单
新式储热空调系统用普通土壤作为储热介质。第一套这样的系统于1997年春季安装在九州的熊本市,该系统正用于调节一家室内锻炼场所的休息区环境。四层25毫米软塑料水管,总长4,800米,埋在地下连接到地表下的一块计量表。该系统利用深夜电力调节流量极低时水管中流水的温度,夏季把周围地表的温度冷却到10℃,冬季则加热到45℃。这种潜伏热能可以用来在高能耗的白天为休息室降温或供暖。
这一系统实际上比标准空调系统多利用20%至30%的电力。但是通过把电力消耗时间从白天(上午8:00至下午10:00)转换到电费打折的夜间(晚上10:00到上午8:00),该锻炼场所为转换热能所耗电力支付的费用仅为通常费率的三分之一到四分之一。
储热系统约占地200平方米,与它所供暖和制冷的休息室一样大。一道保温墙围着土地至1米8深处,再深的地方温度相当稳定,无需在储热区底部建保温层。该系统声称其优点是安装成本低,因为它的结构相对简单,不需要混凝土或其它精细的建筑工艺。此外,系统占地面积不超过加热和冷却的空间——因而可以直接安装在建筑物下面,解决了安装空调装置的场地问题。
有助于削峰
电力一旦产生就无法经济性地储存。电力公司因此必须安装足够的发电设备来满足消费高峰,这个高峰一般在夏季最炎热的白天。近年来家庭和工业电力消费一直攀升,需求相应地变得越来越集中。导致了生产能力过剩和不足的问题。然而,有些发电机仅在夏季高峰时的几个小时投入使用,而在一年的大多数时间闲置。还有,对容量的需求迫使电力公司投入重资建设新的发电厂,使他们的紧张达到了底线。核电站不像水电站,随处可建,而且以温室气体排放量低而自豪,似乎给电力公司提供了一种满足电力需求的方式;但是基于安全考虑,无所不在的反核运动使新反应堆的规划很难推进。因此电力公司正在艰难地以各种方式降低高峰需求。
这种土壤储热系统,把需求转移到夜间,被看作是一种消除白天电力高峰、产生更为恒定的利用水平的方式。反过来也会提高现有电厂的效率和减少建设新容量的需求——其前景令电力公司满意。他们的客户也会因电费降低而发现该系统具有吸引力。利用廉价电力在夜间给水制冷并用冷水在白天为建筑物制冷的系统于1952年首次投入使用。让水结冰并利用冰熔化时的热量传递来调节白天环境的类似系统自1995年以来已经在市场上出现。后者有了更大的进步:冰吸收了10倍于液体水的热能,而且它的使得该冷却系统小型化成为可能。许多电子制造商在工厂里安装了冰储热系统。
但是尽管这些系统越来越小,他们仍需要在建筑物顶部占用空间安装。而且花费的安装成本比常规空调系统要高20至30%。不管怎样,对于中小建筑物,其规模的经济性无法体现,因而缺少吸引力。这种情况下,把公众注意力吸引到这种新型的利用污泥做介质的储热空调系统非常有魅力。由于它的低廉建设成本和不要求多余的场地,一定会有助于小型建筑物扩大非高峰电力消费,进而为日本更有效的能源消费做出贡献。