国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员正处于原型测试新的储热技术的最终阶段——使用廉价的硅砂作为存储介质的低成本储热和高效电力循环 (ENDURING) 的经济型长时储能技术。

ENDURING 利用剩余的太阳能发电或风电来加热蓄热材料，在这种情况下，硅砂通过一系列电阻加热元件将它们加热到1200°C。然后通过重力将其送入隔热混凝土贮仓以进行热能储存。基线系统设计用于存储高达26 GWh 的热能。通过对模块化设计进行细微更改，可以相对轻松地增加或减少存储容量。

当需要能量时，加热的硅砂通过热交换器重力供给，加热和加压内部的工作气体，以驱动涡轮机械和旋转发电机从而为电网发电。该系统在高电力需求期间以及太阳能或风能等有限的间歇性电源不可用时放电。

一旦放电后，用过的冷沙再次送入隔热贮仓进行储存，直到存储条件复原。

NREL 报告指出，硅砂是一种丰富、稳定且廉价的存储介质，每吨成本为 30-50 美元。与锂离子电池相比，它的提取和退役对生态影响较小。硅砂热能存储是一种能量密度较低的存储形式，且非常便宜，在 900°C 的充放电温差下，每千瓦时储热只需 2-4 美元。

ENDURING 系统也可以使用废弃燃煤和燃气发电厂的现有基础设施来构建。

除了提供电网存储和建筑热量外，ENDURING 还为工业和化学过程提供稳定的热源，这些全部受制于与太阳能和风能的间歇不稳定性。

NREL 研究员Patrick Davenport 说：“具有耐火绝缘材料的沙子和混凝土贮仓是非常便宜的材料，可以实现低成本的储能。” “传统的4小时储能技术不能很好地扩展到电网或城市规模。现在我们需要大规模的储能，因此这项技术很有意义。”

通用电气、Allied Mineral Products、Worley、普杜大学、Babcock & Wilcox 和科罗拉多矿业学院是为 ENDURING 项目做出贡献的一些相关行业和学术研究合作伙伴。

NREL 的研究人员最近获得了美国机械工程师协会高级能源系统分部和太阳能分部 2021 年一等奖最佳论文奖和多个美国能源部技术资助奖。

ENDURING 项目的首席研究员Zhiwen Ma相信，如果原型任务在今年秋季成功，ENDURING 技术将为支持未来无碳能源供应的可再生能源整合提供巨大潜力。

NREL 和清洁能源技术公司 Babcock & Wilcox 签订了独家知识产权选择协议，许可 ENDURING 硅砂储热技术。ENDURING 原型加热器和热交换器目前正在高温条件下进行测试。

NREL 分析师发现，到 2050 年，美国电力系统公用事业规模的日间储能（最多 12 小时）市场潜力巨大，预计美国电网规模储能容量将增长超过 125 GW。NREL 研究人员还发现，储能可以提供一系列电网服务，并有可能在印度具有成本效益的电力部门发展中发挥重要作用。他们预测，由于预计 2030 年成本下降，储能将变得与其他技术相比具有成本竞争力。