これらの巨大なバッテリーはエネルギーを蓄えますが、電気としてではありません

タワーマンション、オフィス、店舗、6 階建ての地下駐車場が立ち並ぶトロントの広大な街区の地下深くに、巨大なバッテリーが隠されています。しかし、あなたが想像しているような種類のものではありません。

鉛やリチウムは入っていません。 その代わりに、オリンピックサイズのプール 3 つを満たすのに十分な量の水と、水が保持するすべての熱が満ちています。

これは「The Well」と呼ばれ、建物の低炭素冷暖房システムをサポートしています。

風力と太陽光は、安価でクリーンな電力を生成します。 しかし、夏の最も暑い日や冬の最も寒い夜など、私たちが最も必要とするときに、常に晴れたり風が吹いたりするとは限りません。 そのため、エネルギーの貯蔵は低炭素送電網の重要な部分となっており、エネルギーを熱として貯蔵することは、従来のバッテリーに貯蔵するよりも安価で安全かつ便利です。

ここでは「熱電池」について詳しく見ていきます。

熱電池とは何ですか?

私たちのほとんどは、バッテリーの電気化学エネルギー貯蔵についてよく知っています。 エネルギーも蓄えることができる 水力発電ダムの裏側 （機械的保管）またはエタノールや水素などの化学薬品として。

しかし、熱として蓄えることもできます。

長期エネルギー貯蔵評議会の市場および技術担当ディレクターであるゲイブ・マートー氏は、そのコンセプトは単純だと述べた。

熱は何に使えますか?

この熱を利用して蒸気を生成し、タービンを回して発電することができます。

暖房や給湯にも直接使用できます。 それが、The Well システムに蓄えられた熱に起こることです。それは、 地域エネルギーシステム Enwave Energy Corp. が運営し、トロントの 100 以上の建物に冷暖房を提供しています。

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蓄熱した熱は製造にも利用できます。

たとえば、ペプシコ社は、オランダのブルック・オプ・ランゲダイクにある工場にある天然ガスボイラーの 1 つを、オフピーク時に安価な風力エネルギーから熱を生成することで交換しています。 ドイツのスタートアップ企業Kraftblockが作った熱電池に800℃で保存。 熱は必要に応じて、チートスやレイズチップスを作る油を満たしたフライヤーに伝えることができます。

マータフ氏は、この熱と電気の「二重利用」により、熱電池は「本当に多用途な資源」になると述べた。

なぜこのように熱を蓄えたいのでしょうか？

さまざまな方法でエネルギー効率が向上し、コストが削減されます。

エネルギー使用量は通常、特定の時間帯、つまり冬の最も寒い日の夕方や夏の最も暑い日の午後遅くにピークになります。 それらのピークは 暖房システムの電化が進むにつれて、さらに大型化すると予想される。

しかし、特に風力や太陽光などの再生可能電源の割合が増加していることにより、その需要はピーク時の発電量と一致しない可能性があります。

多くの電力会社は、ピーク時の電力料金を増やすことで需要を平準化しようとしています。 夜間など供給が過剰な場合はさらに少なくなります。。

マートー氏は、熱電池を利用することで、電力会社や顧客は一日のうち、あるいは一年のうちのある時期から別の時期にエネルギーを移動できると述べた。

国際再生可能エネルギー機関（IRENA）は次のように述べた。 より多くの再生可能エネルギーの利用が可能になり、費用のかかる送電網アップグレードの必要性が軽減されます。。

また、蓄熱により、建物やメーカーは最も安いときにのみ電力を購入できるようになります。

の エネルギーイノベーションレポート 研究者らは、熱電池は電力を使用することで産業の暖房費を天然ガスと競争力のあるものにし、同時に米国の産業界が熱のために燃やす化石燃料の75パーセントを置き換えることができることを発見した。

暖房の場合、Enwave はデータセンターなどの顧客から廃熱を収集し、天然ガスを燃焼させます。 蓄熱により、天然ガスへの依存度（ひいては炭素排出量）が削減されます。

しかし、蓄熱は冷却にも使用されます。Enwave は通常、オンタリオ湖からの冷水を使用して、深層湖冷却システムを通じて夏に顧客に空調を提供します。 しかし、同社のソリューションおよびイノベーション担当副社長のカーソン・ジェミル氏は、パイプの容量が足りなくなると、同社はその差を補うために巨大な電動チラーを稼働させると述べた。

The Well にあらかじめ冷やしておいた水を使用すると、深層湖冷却システムは、チラーのスイッチを入れる前にさらに 1,000 万平方フィートにサービスを提供できます。

このように熱をどのくらい蓄えることができるのでしょうか？

熱は数時間かけて蓄えられ、放出されます。 このために設計された例には次のものがあります。 トロント動物園でテストされた Icebear システム そして フレデリクトンに本拠を置くStash Energy社製のエネルギー貯蔵機能を内蔵したヒートポンプ。

しかし、多くのシステムは何か月も保存できます。実際、季節ごとの保存によく使用されます。

たとえば、2006 年にアラタ州オコトクスに建設されたドレイク ランディング ソーラー コミュニティは、 夏に太陽エネルギーを集めて地下に蓄えるように設計されました そして冬には暖房用に放流され、地域社会の冬季暖房の 90 パーセントを供給します。 (装備は 今、その寿命を迎えています。）

Enwave は秋に The Well に温水を供給し、冬の間地域暖房システムで建物を暖めるのに役立ちます。 春には、The Well に冷水を供給し、蓄えられた「冷気」を利用して空調を提供します。

フィンランドに本拠を置くVantaan Energiaが計画中 世界最大の季節蓄熱施設。 夏の間、再生可能エネルギーと廃棄物発電からの余剰熱を蓄え、冬には中規模都市全体を暖房します。

それがお金とエネルギーを節約するのなら、なぜ今まで知らなかったのでしょうか?

部分的には、それほど多くはありません。 マートー氏は、一般的に、世界が完全な脱炭素化に必要とするものと比較すると、長期保管については「私たちはバケツの一滴に過ぎない」と述べた。

IRENA からの 2020 年のレポート 熱エネルギー貯蔵の世界市場は、2030 年までに 3 倍の 800 ギガワット時 (カナダの平均的な家庭 80 万戸に 1 か月分の電力を供給できる程度) にまで拡大すると予想しています。

マートー氏は、製造面では、500度以下の熱を必要とし、揮発性ガス価格の影響を受ける産業にとって熱電池は理にかなっていると述べた。 高温に対する技術はまだ十分ではありません。

コストも下がってきています。 CSIRO、オーストラリアの国立科学機関、 熱エネルギー貯蔵は約 3 分の 1 安くなると推定 2050 年までに、リチウムイオン電池と揚水式水力発電の両方を上回る 4 時間以上の貯蔵が可能になります。

暖房の面では、多くの建物にサービスを提供する地域エネルギー システムでは、The Well のようなプロジェクトがより理にかなっていると、Enwave Corp. の CEO であり国際地域エネルギー協会会長の Carlyle Coutinho 氏は述べています。

同氏は、井戸の建設は簡単ではなかったが、システムは計画通りに稼働しており、エンウェーブは現在、特に大規模開発向けに他の蓄熱の機会を探していると付け加えた。

「エネルギーや電動化について考えるとき、これを可能な限り効率的かつ効果的に行うために、ツールケースにあるすべてのツールを検討することが、本当に本当に重要だと思います」とコウチーニョは語った。