2025-09-10 15:32:55
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为确保灵活供热，多种储热技术成为研究与实践的重点。巴伐利亚应用能源研究中心（ZAE Bayern）储热专家Stefanie Tafelmeier博士阐述了其中的关键要素。
储热罐为何对能源供应至关重要？
Tafelmeier：我们的目标是实现可持续的能源供应，即大幅减少温室气体排放的供应模式。为此，我们一方面致力于提高工艺流程、设备及系统的能效，另一方面探索如何加强可再生能源的整合。储热系统为这两条路径都提供了解决方案。
这些解决方案具体如何体现？
通过集成储热罐，可灵活利用系统余热（如提高能效）。储能系统能解决可再生能源波动性导致的供需时序错配问题。虽然人们首先想到的通常是电池等电化学储能方案——这些确实为未来电力供应提供了重要解决方案——但对某些热能应用而言，采用Power2Heat方案直接储热可能更具可持续性和经济性。此外，储热装置可缓冲应用场景的峰值负荷，使系统能够预先优化设计以节约资源。简言之：储热创造灵活性，灵活性赋能可持续性。
能否举例说明储热技术的应用？
最著名的案例是建筑供热用的热水储罐（通常容量仅数百升）。此外还有为整个社区供能的数千立方米级大型水储系统。所谓冰储罐也可集成到区域供热系统中，作为潜热储能在水冰相变过程中实现能量存储。对于工业流程（如需要干热空气的干燥工艺），吸附式储能技术具有应用潜力。
金属加工行业有何应用前景？
当前已有针对金属加工的高温储热研发项目。例如KIT与DLR联合企业合作伙伴开展的LIMELISA项目，正在开发新一代液态金属/熔盐高温储热系统。欧盟层面的HEATERNAL项目则致力于为钢铁、玻璃、水泥和陶瓷等行业研发高温流程储热方案。
简而言之，金属行业储热技术至少有两个应用方向：一是存储不可避免的余热以实现时序灵活利用；二是通过富余电力驱动高温储热（Power2Heat），从而整合可再生能源并实现供热柔性化。后者需应对金属工业极高温度要求的特殊挑战。
现有储热技术有哪些类型？
储热系统按物理原理分为三类：显热、潜热和热化学储能。各项技术特性不同，适用场景各异。需注意"储热"常被用作统称，但实际上储热装置同样能储存冷量。
热水储罐是建筑供热领域显热储能的典型代表，也包括对工业流程日益重要的高温储热系统。显热技术通过储热材料（水/混凝土等）的热容量储能，材料聚集态不发生变化。
潜热储能基于材料相变（如固液相变）及伴随的能量存储（潜热）。相变过程中储罐能保持近乎恒定的温度水平，不同材料根据熔点适用于不同温区，既可满足供热也可实现制冷需求（包括零下低温场景）。
热化学储能基于热化学反应或吸附过程，不仅存储能量还伴随材料形态变化。例如吸附储能中，水蒸气被储热材料吸收并释放，适用于需要干热空气的干燥工艺。
当前储热研究取得哪些技术进展？
工业流程及其热需求日益受到关注，覆盖不同温区、功率及容量的储热方案变得尤为重要。研究重点包括储热材料、组件、系统设计与集成技术。值得一提的是，这对工艺流程中余热存储同样适用——合适的储热装置能提升余热利用灵活性。
近年来，越来越多大型显热储罐被测试应用于建筑和区域柔性供热，家用潜热储能系统也逐步实现商业化。
储热技术研究既关乎能源供应灵活性，也助力提升工业流程、系统及设备的能效，从而减少供热制冷所需的能源总量。
推广此类储热系统面临哪些障碍？
采用新技术或改造现有系统往往需要不可忽视的投资。新技术通常伴随不确定性，因为缺乏实践经验——我认为这是所有创新技术的共性挑战。
如何突破这些障碍？
示范项目至关重要，能验证创新储热技术的可行性，并在实施过程中优化解决方案。工业、商业或市政用户与研究机构合作推进示范项目时需获得支持，后续还应建立知识共享平台，向潜在用户透明传递经验。
本文根据首版内容编辑补充，原文发布于德国联邦经济与能源部（BMWE）能源研究计划门户网站。该门户由于利奇研究中心有限公司项目管理团队受托运营。网站提供资助机会、研究成果及其他应用能源研究项目信息。
LIMELISA项目详情：www.kit.edu/kit/pi_2021_034_erneuerbare-energien-auf-dem-weg-zu-thermischen-grossspeichern.php
HEATERNAL项目详情：www.cordis.europa.eu/project/id/101103921/de
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