一个大胆的能源存储想法

简介: 一个大胆的能源存储想法

Asegun Henry 有一个应对气候变化的大创意:储存阳光



“这是关键,是让很多事情朝着正确方向发展的关键,”机械工程教授说。


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麻省理工机械工程教授 Asegun Henry 认为,减少碳排放的关键在于我们能够遮挡阳光。


Asegun Henry 有一个拯救世界的大胆想法。他认为,减少碳排放和进一步缓解气候变化的关键在于我们能够遮挡阳光。

今天,从风能和太阳能中获取的大部分可再生能源都是以“要么使用要么丢失”的方式提供的。为了储存这种能源,亨利设想了一个完全可持续的零碳电网,即使在阴天和无风的日子里,它也有可能满足我们所有的电力需求。他有一个如何到达那里的蓝图。

想象一下,在太阳能发电厂和风力涡轮机旁边,有一个高度绝缘的仓库大小的容器,里面装满了白热的液态金属。在低使用率期间捕获的任何多余能量将被转移到这个容器中,在那里它会被转化为热量。当能源需求上升时,液态金属可以通过转换器泵送,将热量转化为电能。

亨利说这个“盒子里的太阳”系统将作为一个可充电电池,尽管它占据了半个足球场的面积。他展示了该系统的关键部分是有效的,并且正在将这些部分组合在一起以展示实验室规模的系统。如果证明成功,他将推进存储容量不断增加的版本,并最终实现商业规模的电网集成系统。

这是一条雄心勃勃的道路,而且并非没有障碍,就像亨利自己通往麻省理工学院的道路一样。2020 年,他获得了麻省理工学院机械工程系的终身教职职位,并将他的大部分精力用于储存太阳。

“在我看来,选择去麻省理工学院是一条拯救人类的道路,”亨利说。“我相信这项技术,这是关键,是让很多事情朝着正确方向发展的关键。”


想大了


亨利在佛罗里达州的萨拉索塔长大,然后在塔拉哈西长大,在那里他成为了一名鼓手。他的父母都是佛罗里达农工大学的教授,他们尽一切努力向他灌输对家庭西非血统的感激之情。当他 10 岁时,他的母亲带他去大学学习非洲舞蹈课。

“我一直被教导要敬畏非洲文化,但从未真正见过或听说过它,那天我完全爱上了鼓,”亨利说。

在接下来的六年里,他加入了一个专业的巡演乐团,并致力于非洲鼓。当他看到老师的经济困难后决定放弃打鼓生涯时,他才 16 岁。大约在那个时候,他参加了一个为年轻黑人男子举办的成年礼计划,在那里他遇到了佛罗里达农工大学土木工程教授马科拉·阿卜杜拉 (Makola Abdullah) 的导师。阿卜杜拉聘请亨利作为他实验室的年轻助手,团队正在那里研究埃及金字塔的结构。

“这真的让我大开眼界,”亨利回忆道。“我第一次获得报酬从事技术工作,这在那个年龄很令人兴奋。”

作为佛罗里达 A&M 的一名本科生,亨利继续在阿卜杜拉的实验室工作,研究地震引起的振动。他还对原子尺度的振动以及热环境下的原子运动产生了兴趣,这促使他申请了麻省理工学院的研究生院。

亨利在麻省理工学院的经历在学术上很紧张,有时在经济上不稳定,而且总体上与社会隔绝,他说,并指出有一次他是该系唯一的黑人工程研究生。

“那种[隔离]激励了我,我的使命是获得学位,”他说。

亨利继续前进,与他的导师合作开发热传导的分子动力学模拟,并于 2009 年获得机械工程硕士和博士学位。然后他接受了佐治亚理工学院的教职,但在定居校园之前,他连续三年攻读博士学位。博士后,在橡树岭国家实验室、西北大学和能源部高级研究计划署能源署,或 ARPA-E。

每个博士后都帮助明确了自己的研究目标。在橡树岭,他学会了电子结构计算。在西北大学,他进入了可再生能源领域,模拟了有前途的太阳能热化学材料。在 ARPA-E,一个旨在支持高风险、高回报项目的部门,他学会了从大处着眼。

“我参观了侏罗纪规模的机械车间,他们在那里建造了世界上最大的涡轮机,还参观了聚光太阳能发电厂,”亨利说。“那是一次变革性的体验,我开始对系统级设计产生兴趣。”


“一步改变”


他带着一个关于新型聚光太阳能 (CSP) 的冒险想法回到佐治亚理工学院。大多数 CSP 设计基于将热量存储为熔盐,并通过金属管道和泵移动液体以转换为电能的想法。但是,在储存热量时,盐的温度是有限的。高于此限制的温度也可能导致金属管道和泵过快腐蚀。

“我有兴趣将这一点推向极致,看看如何在性能上取得阶段性变化,”亨利说。

他提议用更耐热的陶瓷制造管道和泵,并且不将热量储存在熔盐中,而是储存在发光的白热液态金属中。

“这是一个激进的想法,基于物理学,它是合理的,”亨利说。

他和他的学生多年来一直致力于演示该系统的一个关键组件,即高温陶瓷泵,但起初进展甚微。

“我曾经不得不在更衣室里做这些教练演讲,以保持每个人的积极性,”亨利回忆道。

2017 年,他们的努力得到了回报,推出了一种可以在高达 1,400 摄氏度的温度下循环液体的泵。这次演示为他们赢得了《自然》杂志的一篇论文,以及“最高工作温度液体泵”的吉尼斯世界纪录。

“这让事情升级了,”亨利说,他当时收到了 MIT 教师职位的面试邀请。当他得到这份工作时,他不确定自己能否接受。在他的工作取得进展的同时,他正处于复杂的离婚之中。

“我正处于一个艰难的十字路口,”他说。“我是留下来,可能得到孩子的监护权,还是我加倍努力,去麻省理工学院,在那里我认为我最有可能实现这个想法?”

最后,亨利接受了这个职位,并于 2018 年搬回了麻省理工学院。离婚使他陷入破产,即使他正在开办一个新实验室并管理校园教学需求。那是动荡的一年,但他最终和儿子们搬到了波士顿,就在大流行开始之前,亨利也获得了终身教职。

“这对我来说是一种戏剧性的解脱,”亨利说。“在冒着一切风险来到这里之后,你希望事情能解决问题。”

他正在不断改进阳光盒装系统,并以更高温度的泵打破了他的记录。他还在继续模拟不同材料中原子的运动,并将这些运动转化为声音——这个项目的部分灵感来自于他早期的音乐经验。

对于他在工作和生活中找到的新平衡,他说:“这非常接地气。我很感激。”

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