基于电动卡车的创新水电技术

AZoCleantech采访了朱利安·亨特国际应用系统分析研究所关于他对水力发电新技术的研究。这项创新技术可以为山区发电提供灵活而清洁的解决方案。

为什么生成i很重要创新技术可以为山区发电提供灵活和清洁的解决方案?

水力发电是为数不多的可再生能源之一，到目前为止，它仍然局限于非常特定的地区。山上的小溪流不适合常规水力发电，因为常规水力发电通常会增加规模，而且其河流流量变化很大。因此，提出新的创新技术来为发电提供清洁的解决方案是很重要的，这就是电动卡车水电发挥作用的地方。

卡车集装箱可以从山顶的小水流中装满水(装满集装箱可能需要1分钟到3个小时)。当它装满时，卡车会把它抬下来，同时用再生制动系统给卡车的电池充电。

你能概述一下你和你的团队在你的研究中提出的建议吗?

这个想法包括使用电动卡车将水从山上运下来，并将水中的势能转化为电能，为卡车的电池充电。

在向高度可持续的未来转变的过程中，水电作为可再生能源的重要性可能会越来越大。这如何利用清洁能源发电的差距呢?

电动卡车水力发电(ETH)不与传统水力发电竞争。传统水力发电的目的是在河流流量大而稳定的地方发电。ETH将应用于小溪中，从河流中提取的水将在一到三小时内填满靠近山顶的容器。

你的新技术与传统的水力发电有什么不同?

ETH是一种水电的模块化解决方案，其发电取决于从山顶到底部运送水的电动卡车的数量。ETH更加灵活，因为卡车可以根据降水和冰融化情况在不同的山上发电。水电的投资成本较高，在1000-5000美元/千瓦之间，而ETH的投资成本较低，在200-500美元/千瓦之间。水力发电寿命为40-100年，ETH为3-10年。这导致水电的平均成本为50-200美元/兆瓦时，ETH为30-100美元/兆瓦时。

是什么让这个系统比传统的水电平台更环保?

ETH不需要在河流上筑坝。ETH利用现有的道路基础设施将水输送下山。施工仅限于一个河流集水区和一个卡车停车位。这大大降低了ETH对环境的影响。

该系统如何克服以前在陡峭山区发电的问题?

尽管山区有很大的水力发电潜力，但在山区的小溪流中，水电站并不多见。这是因为河流的集水区面积小，河流流量变化很大。常规水力发电在规模上也有显著的优势，小型电厂的发电成本较高。

ETH需要最低的建筑和安装成本，它是一个很好的选择，从这些小溪流发电。

你能简单解释一下这个系统是如何工作的吗?

一辆电动卡车载着一个空集装箱(系统重量为满载卡车的20%)上山，电池电量为30%。当它到达山顶时，卡车的电池有10%的电量。卡车将空容器装满水，然后拿起装满水的容器，满载再生制动系统向山下行驶。在卡车下山的过程中，破坏卡车所需的力将水的势能转化为电能，为卡车的电池充电。卡车到达山脚下时，电池已充满90%。电池被充电30%的电池替换，卡车离开装满的集装箱，取一个空集装箱，再次开车上山。ETH系统如图1所示。

图1:电动卡车水电系统

在实现该技术之前，需要解决哪些问题或缺陷?

目前这项技术的主要缺点是需要一个驱动器，这大大增加了这种发电替代方案的运行成本。

在未来，卡车和系统可以完全自主，不需要司机，这将大大降低替代方案的发电成本。

你估计这个系统每年能提供多少电力?

假设现有的道路基础设施和发电成本低于100美元/兆瓦时，该技术的全球潜力估计为每年1.2兆瓦时，相当于2019年全球能源消耗的4%左右。

全球哪些地区最适合采用这种技术?

对于本研究，喜马拉雅山脉、安第斯山脉、阿尔卑斯山脉和其他山区将是理想的候选地区，如下图2所示。

图2:电动卡车水力发电的世界潜力。

这是否有助于抵消其他环境挑战?如果是，是怎么回事?

除了发电，ETH还可以用来为电网储存能量。由于ETH使用电池发电，电池也可以用于减少风能和太阳能发电的间歇性，在高峰期间发电并提供辅助服务。

在广泛实施这一进程之前，还面临哪些挑战?

ETH今天可以通过现有技术和市场上的电动卡车实现。然而，卡车必须自主运行，以实现30-100美元/兆瓦时的发电成本。

如果电动卡车水力发电与货物运输相结合，可以大幅减少高山地区的燃料消耗。例如，该技术的一个很好的应用是用于从华盛顿州到匹兹堡的满载集装箱的卡车。在返程时，卡车刚穿过阿巴拉契亚山脉，就可以给卡车加满水，然后开车下山给电池充电。当它到达山脚下时，卡车会释放水，并在充电的情况下继续行驶。

在你的初步研究成功之后，你的研究下一步是什么，在这段旅程中，你希望有哪些伙伴陪伴你?

下一步是用一个真实的案例研究来验证论文中提出的估计。也就是说，制定一个项目，在实际中测试该技术，得到不同卡车型号、不同运行速度和道路坡度下ETH的整体效率。

关于朱利安·亨特

Julian Hunt是IIASA能源、气候和环境项目可持续服务系统(S3)研究组的研究学者，他专注于在MESSAGE模型中实施日常和季节性储能技术，并分析这些技术对长期能源规划的影响。他的研究兴趣包括能源系统分析、水-能-陆界面、气候变化风险、能源安全和能源储存。

除了在IIASA的职位，Hunt还是巴西里约热内卢Grande do Sul联邦大学(UFRGS)机械工程研究生项目的访问教授，在那里他教授能量存储并指导硕士和博士生。

在加入S3小组之前，Hunt获得了为期两年的IIASA/ cape -巴西研究资助，以绘制季节性抽水蓄能的全球潜力。他从巴西国家核能委员会(CNEN)加入IIASA，开发混合核能和海水淡化项目。他还曾在联合国工业发展组织(工发组织)能源和气候变化处工作。

亨特拥有牛津大学工程科学博士学位和诺丁汉大学化学工程学士学位。

https://previous.iiasa.ac.at/web/ece/Julian_Hunt.html