GoogleX,是谷歌公司最神秘的一个部门,位于美国旧金山的一处秘密地点,该实验室的机密程度堪比CIA,仅少数几位谷歌高层掌握情况,在其中工作的人,都是谷歌从其他高科技公司、各大高校和科研院所挖过来的顶级专家。“GoogleX”有一份列举了项未来高科技创意的清单,其中甚至包括太空电梯。
GoogleX秘密实验室是Google的众多梦想之一。谷歌利用这个实验室来追踪个震撼世界的创意。有很多谷歌员工讨论过这些创意,但却没有人真正了解这个实验室,因为谷歌对该项目极度保密,甚至连很多员工都不知道它的存在。“GoogleX”项目是一个巨大的*注,既有可能成为谷歌的下一个大商机,也有可能最终是巨大的失败。
电热储能领域的先驱马耳他公司(MaltaInc.)最初是在Alphabet的Moonshot工厂X的"马耳他项目",现在是Alphabet之外的一家独立公司。
Malta的概念是建立在热力学的既定原则之上的,该系统以热(在熔盐中)和冷(在冷冻液体中)的形式储存能量。该项目是在X公司孵化的,该公司是Alphabet的Moonshot工厂,运用大胆的思维和激进的新技术来解决世界上最具挑战性的问题。根据他们所看到的研究,X公司认为Malta系统是一种有可能释放大量廉价清洁能源的产品,以解决全球能源需求。
X的团队设计了各个系统组件,并评估了这一概念是否能在现实世界中以有竞争力的价格运作。接下来的两年用于孵化这一概念,重点是首先降低最具挑战性的概念的风险。
当明确该技术有可能在电网规模上具有商业可行性时,Malta就在Alphabet之外成立了自己的独立公司。
Brayton循环由19世纪美国工程师G.B.勃朗登所提出,因而得名。图为勃朗登循环在压-容(p-V)图和温-熵(T-S)图上的表示。它是由绝热压缩过程1-2、定压加热过程2-3、绝热膨胀过程3-4和定压放热过程4-1所组成的可逆循环。勃朗登循环的热效率为
式中W为输出的净功,Q1为输入的热量。这个公式表明,ηt主要随压比的增大而提高,而且与工质性质(比热容比γ)有关。--采用比热容比较大的单原子气体氩气作为工质会更好一点
简单地说,Brayton循环是燃气轮机的热力学。Brayton电池(Carnot电池的一种特别类型)由两步构成:
贮能模式:
贮能时,是热泵模式,通过电机驱动的压缩机绝热压缩气体(我猜想是多级轴流压缩,而不是多级离心压缩--机器过于复杂,也不会是多级往复压缩,因为效率太低),热量传入贮能介质(这里是C的溶盐),因而压缩机出品温度要超过C?!释放热量后的高压气体经过透平机(即膨胀机)膨胀后产生冷气体,经与较高温度的冷媒换热,吸取热量后进入压缩机形成闭路循环。
当然,膨胀机的轴与压缩机是直连的,即空分行业中所称的Compander--CompressorandExpander,可回收轴功。
这个热泵模式并不特别,前几年大做广告的家用“空气能热水器”就是这个原理。空气能热水器是利用少量的电来驱动压缩机工作,把空气中的热量转移到水中,使水变热,从而达到可以沐浴的水温。它具有高效节能的特点,制造相同的热水量,是一般电热水器的4-6倍;其年平均热效比是电加热的4倍,使用能效相当高。另外空气能热水器不需要阳光,因此放在家里或室外都可以。当空气能热水器工作时,在压缩机将室外普通空气从进风口进入顶部内腔,流过换热器。此时空气中的能量被换热器吸收,并转移到保温水箱中再给水加热;失去能量的空气温度降低,变成冷空气从风机吹出来,在夏天可用于厨房制冷。另外保温水箱中的热水可供全家沐浴以及洗衣等多种用途。
这个贮能模式相当于一个超大型的”空气能热水器“,只不过压力更高,出口温度也更高
发电模式
发电模式相当于是一台燃气轮机,只不过通过换热器提供中间热量
燃气轮机一个有趣的性质是进口气体温度(密度)对发电量有影响,在这个循环中得到充分的体现
Malta贮能的特性在下图中有体现。
这个流程中有4台关鍵的转动设备,由电机驱动的贮能Compander=Comperssor+Expender,?及带动发电机的Compander,另外有4个大型贮罐,两个是热媒,两个是冷媒,并且有一系列的换热器,将接近温差控制得越小越好,如果以效率50%计,贮能电机30MW运行16小时,可供发电30MW8小时,总有效贮存量MWh.
这个设计方案贮罐,冷热媒泵都是常规工业产品,发电用的用换热器而非燃料燃烧供热的”燃气轮机“也不难,贮能用的膨胀机也不难,最难的应当是贮能压缩机,我没有想通如何设计这个压缩机绝热压缩到C--我猜想压缩机出口中压力至少在10Barg以上(这是一个很好的计算题),当然也可以象Siemens一样,在压缩机出口再串联使用电加热器消纳弃风充光发电进行贮能。
我还是更喜欢化学电池,毕竟没有这么多的旋转机器!这种储能装置的Reliability还是有难度的。
于是我推荐的这本书更有用了
,此书的中计算全部基于EXCEL,但物性计算有点小麻烦,不过结合CoolProp程序包可迎刃而解!
具体参见