中國儲能網(wǎng)訊：一套專為極地環(huán)境定制的清潔能源系統(tǒng)已在中國南極秦嶺站投入運(yùn)行。
這一突破意味著中國成為首個(gè)在南極極端環(huán)境下實(shí)現(xiàn)規(guī)模化新能源系統(tǒng)運(yùn)行的國家。
56歲的首席科學(xué)家孫宏斌告訴《中國日報(bào)》，該項(xiàng)目標(biāo)志著中國取得了極地能源領(lǐng)域綠色科學(xué)探索的里程碑，也意味著我國極地科考從“柴油時(shí)代”邁入了綠色能源新時(shí)代。
“該系統(tǒng)啟用將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，同時(shí)帶來諸多挑戰(zhàn)，推動持續(xù)性研究。”孫宏斌說。他是中國極地研究中心極地清潔能源首席科學(xué)家，同時(shí)也是山西省人大代表、太原理工大學(xué)校長。
自3月1日系統(tǒng)啟動以來，它已取代傳統(tǒng)柴油動力源，為2024年2月建成的中國第五個(gè)南極科考站——秦嶺站的科研設(shè)備和基本生活設(shè)施提供持續(xù)零碳電力。
在該系統(tǒng)的能源構(gòu)成中，光伏和風(fēng)電占整個(gè)站區(qū)總能源容量的60%。在無風(fēng)和無日照等極端天氣下，儲存的氫氣可為科考站供電，保障科研設(shè)備和基礎(chǔ)生活設(shè)施的短期運(yùn)行。
孫宏斌強(qiáng)調(diào)，確保設(shè)備可靠性和系統(tǒng)安全性是主要挑戰(zhàn)。例如，研發(fā)能夠在冰蓋上運(yùn)行的“水滴形”風(fēng)力發(fā)電機(jī)，以及氫燃料電池所需的耐寒冷啟動技術(shù)。
南極秦嶺站新能源系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目始于2023年。
3月26日，太原理工大學(xué)校長孫宏斌在該校極地環(huán)境清潔能源實(shí)驗(yàn)室內(nèi)介紹秦嶺站清潔能源系統(tǒng)。 朱興鑫 攝
由于大部分設(shè)備和設(shè)施需專門研發(fā)改造以適應(yīng)極端環(huán)境，太原理工大學(xué)建立了模擬南極環(huán)境的數(shù)字孿生實(shí)驗(yàn)室。
該實(shí)驗(yàn)室可模擬近10種極端條件，包括極寒、強(qiáng)風(fēng)、暴雪、極晝極夜、強(qiáng)地磁、強(qiáng)紫外線輻射、低壓和低氧環(huán)境等。
孫宏斌表示，建立實(shí)驗(yàn)室的主要初衷是應(yīng)對研究、測試和運(yùn)行中的挑戰(zhàn)。
“設(shè)備一旦抵達(dá)南極，哪怕一顆螺絲釘壞了都沒有地方買。”他說，“在運(yùn)往南極之前，各類新能源裝置都在此進(jìn)行測試。如今，實(shí)驗(yàn)室還接收并分析從南極傳回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)?！?
近年來，世界各國圍繞南極清潔能源發(fā)展進(jìn)行探索，主要聚焦太陽能和風(fēng)能。但極端環(huán)境與技術(shù)短板使風(fēng)光發(fā)電設(shè)備難以穩(wěn)定高效運(yùn)行。
“中國是首個(gè)在南極極端環(huán)境中規(guī)模化應(yīng)用氫能的國家?！碧砉ご髮W(xué)電氣與動力工程學(xué)院院長竇銀科說。自2004年起，竇銀科多次參與南極科考，是該領(lǐng)域權(quán)威專家。
竇銀科表示，在全球變暖和冰川消融背景下，中國于2017年提出“綠色科考”的倡議。國際相關(guān)組織多次建議各國在南極從燃油發(fā)電轉(zhuǎn)向清潔能源，但受極地環(huán)境惡劣制約，進(jìn)展緩慢。
南極擁有巨大的風(fēng)能和太陽能潛力，目前全球約30個(gè)南極科考站已安裝清潔能源發(fā)電設(shè)備，半數(shù)以上采用太陽能或風(fēng)能。
然而，他補(bǔ)充說，由于缺乏針對南極環(huán)境特點(diǎn)的清潔能源技術(shù)系統(tǒng)性應(yīng)用與開發(fā)，在安全性和穩(wěn)定性上仍無法完全取代傳統(tǒng)能源系統(tǒng)。
“當(dāng)前全球80%至90%的南極科考站仍依賴燃油發(fā)電，給極地造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。”竇銀科說。
2024年，太原理工大學(xué)牽頭編制的《南極清潔能源利用技術(shù)十二年發(fā)展綱要》發(fā)布，目標(biāo)是到2035年形成完備的南極科考站清潔能源供給技術(shù)體系。
“我這輩子就做這件事。這只是萬里長征的第一步，是一次示范和實(shí)驗(yàn)。”孫宏斌說。他表示，關(guān)鍵技術(shù)突破還將推動中國重要能源基地山西省的能源革命。
孫宏斌希望在山西建立一個(gè)兩萬平方米的南極極端環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，以加強(qiáng)未來的研究工作。
“有了清潔能源，人在極地就能存活下去。未來，我們甚至可能在月球和火星上安裝和測試這項(xiàng)技術(shù)。”他說。
