“车厘子自由”背后的储热(冷)技术

发布时间:2024-08-31

编者按:

2024年暑假,南京大学新闻传播学院科技金融新闻调研团队赴常州、无锡、镇江三地对12家科创企业和金融如何服务科技企业开展调研。该项目由我院与建行江苏省分行联合发起,力求从多个角度展示当代中国科技企业发展的真实故事。本系列共分12篇推出,本文为第2篇。



当车厘子从遥远的南美洲穿越大洋到达消费者的餐桌时,这不仅是一场跨越千里的旅程,更是一次对储冷技术的考验。


如何控制温度?一般人的生活常识就是使用空调,但空调需要电,发电需要能源。海上或陆地长途运输,需要储备足够的能源。过去靠煤炭、石油等传统能源,但随着“双碳”战略目标的推进,如何使用清洁能源实现运输中的温度控制?


电池是储备能源的一种方式,但只能储备少量能源,无法满足长途运输大批货物的大容量储能需要。有一种技术可以解决问题,那就是利用某种材料的特性,把“冷”储备起来,再逐渐释放。这种材料叫相变材料,它能够在温度不变的情况下,通过物理状态的改变,吸收或释放热量,比如冰,但冰很容易融化,有没有性能更强的相变材料?


在江苏,有一家公司,专门致力于研发高性能复合相变材料,是该领域的领军企业,它就是江苏金合能源科技有限公司。该公司通过研发高温复合相变储热、低温复合相变储冷、热化学吸附储热等技术,为实现“车厘子自由”提供强有力的技术支撑。


金合能源储冷技术展板


2011年,南京金合能源材料有限公司成立,股东之一为英国皇家工程院院士、英国伯明翰大学储能研究中心主任丁玉龙。据公司法人代表任爱介绍,公司最初只是一个小型的科研团队,2015年进行重组,转型为具备完整公司架构的企业,按照现代公司治理模式运作。


为了更好地支持公司发展并应对资源需求,2017年,由南京金合能源等股东投资,在毗邻南京的镇江句容成立江苏金合能源科技有限公司。公司成立以来,专注于储热技术开发、储热材料生产、储热产品研发设计集成,以及储热系统的销售运营,入选国家级“专精特新”小巨人企业。


一、无处不在的储热(冷)


事实上,“冷”和“热”只是相对于人体体温而言,在物理意义,都可视作“热”,只不过温度不同而已。从应用场景上划分,金合的储能材料分为储热和储冷两个领域。储热方面主要是北方地区的清洁供暖和工业生产,而储冷主要是冷链运输与仓储。


“从高达七八百度的高温材料,到零下几十度的储冷材料,我们有完整的产品系列。”金合能源董事长任爱表示。


日常生活中,蔬果、鲜花、药品、部分食品的运输有严格的低温要求。金合能源生产的储能式冷藏集装箱,可以实现“一次充冷,无源释冷,一箱到底,落地成库”。


储能式冷藏集装箱利用配套专业制冷装备“充冷桩”进行前置充冷,通过高性能相变储冷材料,快速存储冷能,待储冷完毕即可投入使用。金合能源董事长任爱将这个过程形象地比喻为“电动车充电”。在长途运输过程中,不用接电,也可实现长时间恒温恒湿、一箱到底的需求。在完成运输后,集装箱可以在一定时间内充当移动冷库,解决农产品“最后一公里”的问题。


储能式冷藏集装箱广泛应用于农产品仓储和冷链运输环节,节能高效、调度灵活,南京人常吃的白兔镇草莓和丁庄葡萄,都用上了这种“充电宝”式的冷藏集装箱。


储能式冷藏集装箱 图源:金合能源


除了储冷,还有储热。过去,北方冬季供暖主要烧煤,导致空气污染,出现雾霾天气。不烧煤就要用电,那如何降低用电成本?近年来,国家大力发展风电、光电等可再生能源,这些清洁能源为能源结构的优化带来了新希望,但其固有的波动性也给电力系统的稳定运行带来了挑战。而储热技术作为解决新能源波动性、提高能源利用效率、就地消纳清洁能源的重要手段,正逐渐成为行业关注的焦点。


另外,电价有波峰和波谷,如果在电价处于低谷时,将电能转化为热能,利用相变材料把热能储存起来,在需要时再把热能释放出来,利用这项技术,北方地区可以大大压缩冬天的供暖成本。


2016年,金合能源利用蓄热式电锅炉拿下新疆阿勒泰的国家能源局风电清洁供暖示范项目。公司随后在青海果洛、玉树、海南等地建设项目,帮助高海拔地区实现了冬季清洁供暖问题,对保护当地脆弱的生态环境做出了贡献。


金合能源董事长任爱表示,“公司的发展与国家政策的推动密不可分”。


二、愿景:“全球储热专家”


走进公司展厅,可以看到各种栩栩如生的产品模型,有一块不起眼的白色“小方砖”,它是高温复合相变储热砖,是金合能源的拳头产品之一。


这块“小方砖”的作用类似于蓄电池,唯一不同的是,电池储电,它则用于储热。相变储热材料,就是用很少的材料,储存很多的冷或热。正是这些不起眼的“小方砖”,让北方地区在冬天用上了清洁供暖。


高温复合相变储热砖


在辽阔的北方地区,风电、光伏等清洁能源汇入电网,再转化成热能,然后存储在“储热砖”中,在用户需要时通过热网进入千家万户。这样,原来的燃煤锅炉被清洁能源替代,推动供暖实现清洁、绿色、可再生。


据金合能源副总经理田野介绍,目前公司已经开发出数十种复合相变储热材料,应用温度范围可覆盖-100℃到1000℃,具有储热密度高、体积变化小、使用寿命长等显著优势。金合能源的高温相变储热材料的储热量,是传统储热材料储热量的两倍以上,居于行业前列。


金合能源副总经理田野(左一)


储能技术能够普及清洁能源,降低用电成本,一些地方开始使用蓄热式电锅炉,替代燃煤锅炉。它将便宜的谷电,转换成热能并储存于复合相变储热材料中,在需要时,向用户稳定地提供热风、热油、热气和热水等,大大提高了电能利用率。


2013年国务院出台《大气污染防治行动计划》,拉开我国蓝天保卫战的序幕。北方传统供暖方式转变迫在眉睫,煤改电、煤改气项目的推进,为金合能源发展提供了发展机遇。我们是在对的时间选择了对的行业,以致于我们如今还能生存,并持续发展。任爱不无骄傲地笑着表示。


近几年,随着“双碳”战略目标的提出,国家能源局提出“源网荷储一体化”,即电源、电网、负荷、储能整体解决方案的运营模式。金合能源推出的储热设备,既是一个大的负荷,又是储存设备,可以实现新能源就地消纳、降低用户用能成本。


当问及公司面临的挑战时,任爱笑着说:“每天面对的都是挑战。”


一方面,储能需求在全球范围内持续增长。随着清洁能源的发展,储能将成为新能源消纳和电网安全保障的关键环节,需求空间极为广阔。外部市场需求与金合能源自身技术、产品的差距仍然存在。


另一方面,随着能源结构的持续优化和“双碳”战略目标的不断推进,储热技术将在能源领域发挥更加重要的作用。“我们对这个方向一直比较看好,但这也意味着竞争者会越来越多。”任爱说。


金合能源应对这些挑战的对策是“聚焦”。任爱认为,“林中一片鸟,不如手中一只鸟。”在确定聚焦的范围时,主要有三个考虑的维度:想做的、可做的、能做的。“我们在这三个圈交叉的范围里选择公司的业务方向,这就意味着这个市场是真实的,是能做的,也是可以做的。”


金合能源公司董事长任爱


提高能源的使用效果,降低用户的用能成本,是金合能源一直以来的技术目标。任爱坦言,公司的愿景是成为“全球储热专家”。


文字|王万阳 孙际雅 刘妤轩

图片|刘志鑫 焦前程


师德师风监督举报邮箱: xwcb@nju.edu.cn

江苏省南京市栖霞区仙林大道163号 210023

CopyRight © 南京大学新闻传播学院 版权所有    苏ICP备10085945号