用于存储太阳能电池板能量的有效热能存储系统

目前的储存方法使用熔融盐，油或填充岩石床作为介质在热能储罐内传导热量。虽然这些方法不会损失由面板收集的大部分能量，但它们要么昂贵要么对罐造成损坏。具体地，使用填充岩石，目前是最有效和最便宜的方法，导致热“棘轮”，这是由于热循环引起的储罐的膨胀和收缩而对罐壁造成的应力。

“从太阳能集热器储存能量的最有效，最传统的方法满足了美国能源部的系统效率目标，”土木工程教授PanneerSelvam说。“但是这种方法存在一些问题。传统方法中使用的填充材料会对储罐壁施加应力和降解。这会产生效率低下的问题，而且更重要的是，可能会导致储罐发生灾难性破裂。”

作为传统方法的替代方案，Selvam和博士生MattStrasser设计并测试了一种结构化的温跃层系统，该系统使用平行混凝土板代替单个储罐内的填充岩石。温跃层系统是单位-水体，例如海洋和湖泊，但也包括含有流体或气体的较小单元-具有分隔具有不同温度的层的明显边界。这些板材由土木工程副教授MicahHale开发的特殊混凝土混合物制成。该混合物在高达600摄氏度或1,112华氏度的温度下存活。储存过程吸收热量，收集在太阳能电池板中，然后通过钢管将热量传递到混凝土中，

模拟结果表明，混凝土板的导热效率为93.9%，高于能源部的目标，仅略低于填充床方法的效率。测试还证实，混凝土层传导热量而不会对用于储存的材料造成损害。此外，采用混凝土方法的储能仅为每千瓦时0.78美元，远低于能源部以每千瓦时15美元的成本实现热能储存的目标。

“我们的工作表明混凝土在能源效率方面与填充床温跃层系统相当，”Selvam说。“但混凝土层的真正好处是，与其他介质相比，它们的生产成本并不高，而且它们具有独特的导热和储存能力而不会损坏储罐。仅此因素就可以提高产量并降低运营成本集中的太阳能发电厂。“

2008年，JamesT.Womble计算力学和纳米技术建模教授，Selvam获得了美国能源部颁发的一项价值77万美元的奖励，用于开发一种在混凝土中储存热能的新方法。该奖项和研究项目是联邦政府开发低功耗太阳能储能技术倡议的一部分。

Selvam还指导该大学的计算力学实验室。

Strasser是博士研究院院士。博士学院奖学金成立于2002年，是由沃尔顿慈善支持基金会提供的3亿美元赠款建立的1亿美元捐赠基金的一部分。

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