熱能儲存對於實現碳中和的重要性
由於熱能儲存技術（TES）在協助向可再生能源轉變等重大轉型方面的作用，它成爲支持碳中和的關鍵發展。
區域能源系統中的熱能存儲等舉措，爲清潔和可再生能源矩陣的實現鋪平了道路。但TES解決方案的影響遠不止於此，它解決了實現碳中和所需的一些關鍵障礙，包括提高效率和最大限度地減少能源損失。
熱能存儲技術：定義
熱能存儲技術是指能夠收集和積累熱能，以備將來使用的系統。
因此，TES技術可最大限度地減少某些流程固有的熱能損失，從而充分利用原本會浪費的能源。熱能存儲技術的存儲周期可以是每日，也可以是每月或每季。
目前，已有多種技術正在實施和探索用於熱存儲，這些技術可分爲以下幾類：SHS（顯熱存儲）、LHS（潛熱存儲）和TCHS（熱化學儲熱）。
熱能存儲技術能夠減少能源供需不平衡，同時還有助於部署某些本質上具有間歇性的能源，包括許多可再生能源。此外，這些系統還有助於利用低品位廢熱。這些應用使熱能儲存技術成爲實現碳中和的核心。
熱能存儲技術在實現碳中和中的作用
雖然利用熱能的技術已經存在了幾十年，如分層TES罐，但當前對能源效率和可持續性的關注使人們對這些系統重新產生了興趣。
簡而言之，熱能存儲技術因其有助於回收熱能的能力而受到稱贊，否則這些熱能將會丟失。這反過來又成爲實施某些碳中和措施的必要條件，包括從工業流程中回收熱能，以及啓用可再生能源。
根據國際能源署的《2025年淨零排放》分析報告，到2030年，二氧化碳排放量的大部分減少來自目前市場上已有的技術。然而，國際能源署也清楚，清潔能源創新方面需要實現重大技術飛躍。在此背景下，TES技術將成爲新清潔能源矩陣中的重要組成部分，支持實現能源脫碳所需飛躍的關鍵裏程碑。
了解碳中和
歐洲議會對碳中和的定義是，實現“碳排放和大氣中碳吸收之間的平衡”。
由於碳排放對大氣和溫度的影響備受關注，政府間氣候變化專門委員會（IPCC）等全球組織已將重點放在未來幾十年實現碳中和上。
雖然土壤、森林和海洋等某些資源可以充當碳匯，但它們已被當前的二氧化碳排放量所壓倒，到2022年，二氧化碳排放量將達到53.8億噸二氧化碳當量，比2019年高2.3%，比2021年高1.4%。
這就是減少人爲二氧化碳排放的重要性所在。雖然針對交通方式的措施也至關重要，但解決能源領域的排放問題因其巨大的影響而顯得尤爲突出。。根據歐盟的數據，能源領域佔碳排放總量的77%，其次是農業（10.55%）、工業流程和產品使用（9.10%）以及廢物管理（3.32%）。因此，國際組織一致認爲，碳中和必須通過以下組合來解決能源問題：
- 降低能源消耗
- 優化效率並減少損失
- 引入可替代化石燃料的可再生、脫碳能源
供暖電氣化、實施循環能源模式，如利用余熱進行區域供熱，或改造建築物以提高能源效率等舉措，已經朝着正確的方向發展。此外，清潔可再生能源的部署是這一轉變的核心：國際能源署的《淨零排放分析》預測，到2050年，全球90%的發電量將來自可再生能源，並預測可再生能源將“在全球二氧化碳減排中佔最大份額之一”。
2022年，歐盟實現了23%的可再生能源份額，比2004年至2022年期間增長了一倍多。這些數字雖然令人鼓舞，但也表明必須加大努力。正如國際能源署的報告呼籲，“徹底改變我們生產、運輸和消費能源的方式”，熱能存儲技術是支持這一領域關鍵舉措的關鍵。
熱能儲存技術如何實現碳中和？
- 通過解決間歇性問題，實現清潔、可再生能源
某些可再生能源，如風能和太陽能，本質上是間歇性的。熱能儲存技術通過允許利用這些資源來解決這個問題，而不管它們在需求時的可用性。
- 有助於利用廢熱和低品位熱源
解決工業流程中的熱量損失，是熱能存儲技術的另一項重要貢獻。
TES技術與熱泵等適當設備相結合，具有回收此類熱源的潛力。同樣，它們通過解決這種低品位廢熱能的不連續性來實現這一目標，同時還解決了不同地點和一天中不同時間的供需錯位問題。
這是提高能源使用效率的關鍵舉措，也是實現碳中和的另一個關鍵要素。
- 用於旨在實現熱能和冷卻系統脫碳的系統中
作爲高效區域能源計劃的一部分，熱能儲存是針對供暖和制冷脫碳的尖端解決方案的一個例子。考慮到國際能源署的數據表明，要實現碳中和，必須解決供暖問題，這是一個關鍵問題：到2022年，供暖行業佔總能源消耗的一半，佔能源相關二氧化碳排放量的38%。
在此背景下，TES技術允許採用更有效的供暖和制冷方法，同時還涉及可再生能源，並應用循環模型。
例如，應用於區域制冷，TES儲罐可以減少冷卻廠所需的容量，利用多余的冷卻能力生產來滿足峰值冷卻需求，並通過降低電力消耗來提高電氣效率。
熱能儲存技術的優勢
- 將能源效率推向新境界。它們有助於最大限度地減少能源損失，並通過降低功耗和協調峰值電力需求來提供可靠的峰值能源容量。
- 實現間歇性、清潔的可再生能源的有效整合。
- 建立一個新的能源格局，讓終端用戶可以使用清潔能源，同時根據自己的需要調整能源需求，前提是定價透明。
總結
熱能儲存技術是一個不斷研究和技術進步的領域，它推動着不斷的創新，朝着更具可持續性和成本效益的方向發展。
因此，實施TES解決方案的最佳方法是，找到能夠應用熱能存儲系統設計的最佳實踐的合適盟友。
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