「這套新能源系統的使用代表著中國南極科考從傳統化石能源時代跨向綠色能源時代。」中國極地研究中心極地清潔能源首席科學家、太原理工大學校長孫宏斌說。
中國南極秦嶺站集風能、太陽能、氫能和柴油發電於一體的混合動力供電系統3月開始運行,標誌著該系統在氣候寒冷、環境惡劣的大陸上首次亮相。該系統是中國南極科考站安裝的首個規模化新能源發電系統。統計顯示,其清潔能源比例達到60%以上,每年節省100多噸化石燃料。
據中國第41次南極科考隊相關負責人介紹,該站已安裝室外100千瓦風力發電系統、130千瓦太陽能發電系統、30千瓦氫能系統、300千瓦時低溫儲能電池系統、部分柴油發電系統和室內電控系統。
這次南極新能源系統的成功運行離不開中國在新能源領域的不斷研發創新,為新能源的多場景使用奠定了堅實的基礎。
該系統的設計和運行共經過了實驗室模擬、現實類似環境模擬和實地運行三個環節。位於山西省太原理工大學的極地環境清潔能源實驗室便是該系統從概念到現實的重要一環。
走進實驗室,映入眼簾的便是模擬南極科考站室內環境的「科考屋」,一張實驗台和幾塊監測屏幕就是科考隊員們日常生活工作的場景,而窗外則是模擬的南極室外環境,狂風和飄雪讓人彷彿真的置身於南極科考現場。
太原理工大學電氣與動力工程學院院長竇銀科介紹,實驗室分別模擬了南極科考站的內外環境。在模擬南極氣候環境的實驗室中,溫度最低可達到零下50攝氏度,風力最大可達到60米每秒,以此來模擬極地新能源系統可能經受的極端惡劣環境。
「極地新能源系統面臨的最大挑戰就是酷寒和狂風,在實驗室中模擬現實環境來測試設備並獲得相關數據會大大提高後續工作的效率和安全性。」竇銀科說。
據業內人士介紹,在沒有風和陽光的情況下,該系統可以為該站提供約2.5小時的電力供應,最大負載為150千瓦。此外,其完全安裝的氫能裝置可以在極夜期間提供30千瓦的不間斷電力14天。
中國始終把「更好地認識極地、保護極地、利用極地」,作為極地科考努力的目標。
「這套新能源系統的意義不僅在於大大減少了南極科考的經濟成本,更是在保護南極環境、增強我國南極探索能力上提供了重要保障。」孫宏斌說。
秦嶺站是中國在南極洲大陸的第五個研究站,於2024年2月開始運行。在秦嶺站之前,中國在40年的時間裡在南極洲建立了四個研究基地——長城站、中山站、崑崙站和泰山站。
孫宏斌介紹,未來這套新能源系統也將覆蓋中國其他極地科考站,並將成功的經驗複製到更多惡劣環境中的新能源開發利用上,為中國和世界的綠色發展添磚加瓦。◇