国内首创“沙子热力电池”项目

即将落地

“鄂尔多斯沙”化身巨无霸“热能储备器”

▲“沙子热力电池”中试项目现场 苑雪璐 摄

在准格尔旗大路工业园的鄂尔多斯实验室中试基地，3个高达3米的银色罐体，在阳光下泛着金属光泽，管道网络如血管般延伸，将加热、储热、放热三个环节紧密串联……

白天的阳光能不能留到晚上用?“风光无限好”怎样变成“随用随取”的能源?煤化工的“煤炉子”如何吃上“清洁餐”?……这些储能难题，由“鄂尔多斯沙”给出答案——近日，由清华大学与鄂尔多斯实验室联合研发的国内首创“沙子热力电池”中试装置实现了全流程贯通运行，捧出全国首个沙子储能的“能源金罐”。

▲“沙子热力电池”中试项目模拟图

“‘沙子热力电池’这一技术，就像给新能源打造了一座‘高温能量银行’，当风电光伏富余时，通过电加热器将沙粒加热至600℃-1500℃，使高温热能存入‘金库’;需用时，‘热能取款机’就能按需兑付工业蒸汽或电能，让绿电像现金一样随取随用。”28岁的鄂尔多斯实验室科研人员王泽众形象比喻，这位2023年从中国矿业大学毕业的小伙儿，放弃了一线城市的工作机会，成为该技术中试阶段的首批参与者。

来自“鄂尔多斯沙”的超能力，让绿电储能“芯”潮澎湃。在鄂尔多斯实验室，一组对比过的数据，彻底改写了储能技术的成本曲线。“沙子热力电池”储能介质成本低于10元/千瓦时，系统投资成本不足25万元/兆瓦时;而传统的熔盐介质成本约为30-120元/千瓦时，系统投资成本在35至65万元/兆瓦时之间，“用熔盐建个百兆瓦级储能站，介质成本要上千万;换成沙子，可能连百万都不到。”王泽众的对比，让“沙子热力电池”的成本优势更加凸显。

别看“沙子热力电池”“便宜”，但绝对“好用”。即使在极端条件下，沙粒储能介质也能保持高效的能量转换和储存能力，储-放热循环效率超90%，此外，沙子热力电池还具备出色的环保性能，可有效突破可再生能源波动性、不稳定性与工业用能连续稳定之间的矛盾，实现可再生能源的大规模消纳，让绿电得以真正替代化石能源应用于工业过程中，且全生命周期内无碳排放，为实现碳中和目标提供了有力支持。

稳定性强更是“沙子热力电池”的“必杀技”。“传统熔盐储能像块玻璃。”王泽众指着对比图解释，“熔盐在200℃以下会凝固，560℃以上会分解;沙子储能则是‘橡胶’，从常温到1500℃都能稳定工作，既不怕冻也不怕热。”

从实验室到中试基地，再到工业现场，“沙芯”的“就业蓝图”正在徐徐绘就——

位于鄂尔多斯蒙苏经济开发区的内蒙古百川光热科技有限公司，即将与鄂尔多斯实验室签订合作意向合同，在污水处理等项目中投入沙子储能技术。“以前我们用天然气产蒸汽，一吨成本约240元;如果用上沙子储能的技术，以绿电替代天然气的话，整个项目的经济性和环保性都将得到大幅提升。”企业管理中心副总曾勇指着车间里的蒸汽管道说，百川光热对沙子储能技术翘首以盼。目前，团队已完成百兆瓦时级示范装置工艺包的设计，正与当地多家工业企业洽谈落地。

这只是沙子储能技术应用的冰山一角。在实验室的沙盘模型前，鄂尔多斯实验室主任魏飞勾勒出“沙子热力电池”应用场景：在杭锦旗的风电基地，它是左手连风光，右手接工厂的“超级中介”，能就近消纳绿电，让“鄂尔多斯风光”变身“鄂尔多斯绿电”;在东胜区的居民小区，它是“时间转换器”，能将白天的阳光照亮夜晚，夏天的风能温暖寒冬，实现用电低谷储热，高峰时段集中供暖;在达拉特旗的工业园区，它是“清洁储能器”，能为煤化工、冶金等高耗能产业提供零碳蒸汽，推动产业升级;在鄂托克前旗，它是“能量调度师”，与农业大棚结合，利用余热为温室供暖，形成“农牧业+储能”的绿色协同体……

更令人期待的是沙电池的“朋友圈”还在跨界融合。“我们正在探索与甲烷裂解制氢、生物质气化技术的耦合。”魏飞指着电脑里的模拟图，“未来的能源系统可能像个‘能量超市’，风光电存进‘沙电池’，多余热能用来制氢，氢气又能回补电网，所有环节都围绕零碳转。”

在实验室的材料库里，记者还发现了另一批“特殊储热介质”——黑色的煤矸石颗粒。这是我们的“第二方案”，王泽众解释，“鄂尔多斯每年产生超亿吨煤矸石，堆成山的固废其实富含二氧化硅和氧化铝，正好能做储热材料。”目前，团队正在进行煤矸石基储热材料的定向合成相关研发工作，未来的沙电池，可能既吃“沙漠粮”，也吃“工业渣”。

夕阳西下，中试装置的影子被拉得很长。风过处，沙粒仍在轻轻跃动，它们不再是生态的负担，而是鄂尔多斯市以科创能力落实“双碳”目标、推进产业转型升级的鲜活注脚。来自金色沙粒的“新能量”，即将为建设绿色低碳的美丽中国提供全新的“鄂尔多斯动力”。