Các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL) của Bộ Năng lượng Mỹ đã đề xuất sử dụng cát silica - một loại vật liệu ổn định và rẻ tiền với giá dao động từ 30 đến 50 USD / tấn - làm phương tiện để tích trữ năng lượng gió và mặt trời dư thừa.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt được gọi là Lưu trữ điện trong thời gian dài kinh tế bằng cách sử dụng lưu trữ năng lượng nhiệt chi phí thấp và chu trình điện hiệu quả cao (ENDURING), được định nghĩa là một giải pháp có thể mở rộng và có thể được triển khai ở hầu hết mọi nơi.

Hệ thống đường cơ sở, được thiết kế cho công suất lưu trữ lên đến 26.000 MWh, hoạt động bằng cách đốt nóng các hạt silica thông qua một loạt các phần tử gia nhiệt điện trở ở nhiệt độ khoảng 1.200 độ C và lắng chúng vào các silo bê tông cách nhiệt để lưu trữ nhiệt năng.

Các nhà nghiên cứu của NREL giải thích: “Khi cần năng lượng, các hạt nóng được cung cấp trọng lực thông qua một bộ trao đổi nhiệt, làm nóng và tạo áp suất khí hoạt động bên trong để điều khiển máy tua-bin và quay máy phát điện tạo ra điện cho lưới điện. Sau khi được thải ra ngoài, các hạt lạnh đã qua sử dụng một lần nữa được đưa vào các silo cách nhiệt để lưu trữ cho đến khi các điều kiện (và kinh tế) thích hợp để sạc lại”.

Theo họ, công nghệ lưu trữ được đề xuất có thể được triển khai với chi phí từ 2 đến 4 đô la cho mỗi kWh và nó cũng có thể được lưu trữ bởi cơ sở hạ tầng hiện có từ các nhà máy nhiệt điện than và khí đã nghỉ hưu. Hơn nữa, nó có thể cung cấp một nguồn nhiệt liên tục cho các quá trình công nghiệp và hóa chất.

Nhà nghiên cứu của NREL cho biết: “Các silo bê tông và cát có lớp cách nhiệt chịu lửa là những vật liệu rất rẻ tiền có thể dẫn đến tích trữ năng lượng với chi phí thấp. Các công nghệ lưu trữ bốn giờ truyền thống không mở rộng quy mô mạng lưới hoặc thành phố. Bây giờ chúng ta đang cần lưu trữ năng lượng quy mô lớn, công nghệ này có rất nhiều ý nghĩa”.

Các bộ sưởi và bộ trao đổi nhiệt nguyên mẫu cho hệ thống đề xuất hiện đang được thử nghiệm dưới nhiệt độ cao.