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應(yīng)對氣候變化的許多努力都集中在減少二氧化碳排放上。然而，意大利初創(chuàng)公司EnergyDome采取了不同的方法。他們開發(fā)了一種名為“CO2電池”的技術(shù)，可以在高壓下儲存二氧化碳氣體。當電力過剩時，氣體就會儲存在這些電池中。之后，當需要電力時，儲存的氣體被釋放并通過渦輪機發(fā)電。 使用二氧化碳的優(yōu)點之一是它可以在室溫下壓縮成致密的液體狀形式。相比之下，類似系統(tǒng)中使用的其他氣體需要低溫才能達到相同的效果。EnergyDome已經(jīng)在撒丁島建造了一個小型設(shè)施來測試他們的技術(shù)，目前正在努力在更大的商業(yè)規(guī)模上實施該技術(shù)。 能源穹頂(EnergyDome)的領(lǐng)導者克勞迪奧·斯帕達西尼(ClaudioSpadacini)設(shè)想，這些穹頂狀結(jié)構(gòu)將成為向清潔能源過渡的象征，就像風車和太陽能電池板一樣。通過以這種創(chuàng)新方式利用二氧化碳，EnergyDome旨在為全球邁向更可持續(xù)的未來做出貢獻。

EnergyDome是一群充滿希望的公司的一部分，該公司致力于徹底改變長期儲能(LDES)。這些技術(shù)在支持間歇性可再生能源方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，特別是在努力消除化石燃料和核電站使用的系統(tǒng)中。正如該領(lǐng)域?qū)＜饮溈襄a的GodartvanGendt所解釋的那樣，LDES能夠?qū)崿F(xiàn)從依賴電網(wǎng)60-70%可再生能源過渡到實現(xiàn)100%可再生能源并網(wǎng)。 然而，需要大量的能量存儲來滿足這些目標。存儲系統(tǒng)的評估基于兩個相互關(guān)聯(lián)但又截然不同的因素:電力輸送容量和儲能容量。為了說明這種區(qū)別，讓我們考慮一下廣泛使用的可滿足世界上大多數(shù)LDES需求的技術(shù):抽水蓄能水電(PSH)。在這種方法中，當電力充足且廉價時，水被泵送到高架水庫。在電力短缺期間，水被釋放，流回較低的水位，并在此過程中通過渦輪機發(fā)電。 通過了解PSH等儲能系統(tǒng)背后的原理并探索EnergyDome所追求的創(chuàng)新解決方案，我們可以推進有效的LDES技術(shù)的開發(fā)，從而實現(xiàn)可再生能源的廣泛采用并減少對傳統(tǒng)電源的依賴。

抽水蓄能水力發(fā)電（PSH）系統(tǒng)的發(fā)電能力取決于水輪機尺寸和上下水位之間的垂直距離。目前，全球PSH系統(tǒng)的總額定功率約為165吉瓦(GW)。另一方面，這些系統(tǒng)的儲能能力取決于上部水庫可儲存的水量。目前PSH系統(tǒng)的儲能容量約為9,000吉瓦時(GWh)或9太瓦時(TWh)。 在行業(yè)組織LDES理事會委托編寫的一份報告中，vanGendt先生和他的團隊模擬了到2040年實現(xiàn)全球凈零排放的最具成本效益的途徑。他們確定能源系統(tǒng)應(yīng)能夠提供1.5至2.5太瓦(TW)電力并存儲85至140太瓦時(TWh)能量。從這些數(shù)字來看，目前美國的總發(fā)電量約為1.1太瓦時，140太瓦時約占歐盟年用電量的5%。盡管這些數(shù)字很大，但報告認為，通過大量投資是可以實現(xiàn)的。 通過了解PSH等儲能系統(tǒng)的規(guī)模和潛力并對其開發(fā)進行投資，我們可以努力實現(xiàn)雄偉的可再生能源目標，并對全球減排產(chǎn)生重大影響。

雖然抽水蓄能在能源轉(zhuǎn)型的其他領(lǐng)域顯示出指數(shù)級增長，但在長期儲能(LDES)技術(shù)中實現(xiàn)類似的擴展提出了挑戰(zhàn)。過去十年，全球風力發(fā)電量增加了四倍，太陽能發(fā)電量增加了近18倍。這表明抽水蓄能發(fā)電能力在幾十年內(nèi)有顯著增長的潛力。 然而，實際考慮使情況變得更加復(fù)雜。風能和太陽能通過大規(guī)模生產(chǎn)受益于規(guī)模經(jīng)濟，并且起點相對較低。相比之下，抽水蓄能系統(tǒng)是獨特的項目，許多合適的地點已經(jīng)被利用。其余的有利地點通常遠離電力需求最高的地區(qū)。此外，開發(fā)抽水蓄能項目需要較長的項目開發(fā)時間、較高的資本成本，并且通常面臨當?shù)丨h(huán)境問題的反對。業(yè)界預(yù)計未來十年產(chǎn)能將增加50%，但在二十年內(nèi)實現(xiàn)十倍增長似乎不太可能。 雖然抽水蓄能仍然是能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分，但克服實際限制并使長期儲能技術(shù)的范圍多樣化至關(guān)重要。通過探索EnergyDome的二氧化碳電池等創(chuàng)新方法并投資多樣化的解決方案，我們可以在實現(xiàn)未來可持續(xù)和可靠的能源系統(tǒng)方面取得進展。

此外，儲能不僅可以作為隨著時間推移轉(zhuǎn)移可再生能源的手段，還可以確保電網(wǎng)穩(wěn)定性和本地化能源供應(yīng)，從而避免擁堵和對長距離傳輸?shù)囊蕾嚒３樗钅埽≒SH）可以實現(xiàn)第一個目的，但無法滿足其他目的。 另一方面，替代存儲解決方案可能會經(jīng)歷更快的增長率，與太陽能或海上風電領(lǐng)域觀察到的增長率相當。然而，這些替代方案面臨著從初始開始的挑戰(zhàn)。根據(jù)研究公司彭博新能源財經(jīng)(BNEF)發(fā)布的《全球儲能展望》報告，預(yù)計未來十年，非PSH儲能在電力輸送和儲能方面將增長20倍。盡管如此，預(yù)計到2030年發(fā)電量將僅達到1太瓦時(TWh)。 當我們探索各種存儲技術(shù)并克服其最初的局限性時，繼續(xù)投資開發(fā)非PSH存儲解決方案至關(guān)重要，這些解決方案可以有效滿足電網(wǎng)穩(wěn)定性、局部能源供應(yīng)和避免擁塞的多方面需求。這將使我們能夠?qū)崿F(xiàn)更具彈性和靈活性的能源系統(tǒng)，有效支持向清潔和可持續(xù)能源的過渡。

電化學存儲是指在不同類型的金屬和化學品之間觀察到的電壓差異。幾個世紀以來，電化學電池一直被使用，但許多研究人員現(xiàn)在相信新穎的設(shè)計和材料具有新突破的潛力。美國勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL)的科學家以其早期在鋰電池化學方面的研究而聞名，他們正在利用人工智能分析數(shù)十萬種潛在的電池材料，旨在發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的想法和解決方案。 5月16日，聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯發(fā)表了一份獨特的聲明，他甚至呼吁建立“全球電池存儲聯(lián)盟”，以加速電池技術(shù)的創(chuàng)新和廣泛部署。認識到儲能在推動可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對氣候變化方面的重要性，古特雷斯的呼吁強調(diào)需要集體努力推動電池技術(shù)的進步。 通過將勞倫斯伯克利國家實驗室等尖端研究與全球合作和人工智能的應(yīng)用相結(jié)合，我們可以釋放能源存儲的新可能性，并加快開發(fā)和部署更高效、可靠和可持續(xù)的電池解決方案。

電池并不總是必須是包含所有必要化學物質(zhì)的緊湊包裝。另一方面，液流電池將化學物質(zhì)存儲在外部儲罐中，并在充電和放電期間將其泵入電池。水箱的大小決定了可以存儲的能量的大小。盡管這種方法對于筆記本電腦或汽車來說過于龐大，但當應(yīng)用于網(wǎng)格規(guī)模存儲時，它就變得可行。 位于俄勒岡州的ESS公司開發(fā)了一種液流電池，該電池利用現(xiàn)成的材料，即鐵和鹽。在充電過程中，鹽類轉(zhuǎn)化為電極上的鐵沉積物。放電時，鐵溶解，以電荷的形式釋放儲存的化學能。FormEnergy是另一家由特斯拉能源存儲部門領(lǐng)導者共同創(chuàng)立的公司，該公司也將鐵納入其工藝中，該公司將其稱為“可逆生銹”。他們的設(shè)備大約有洗衣機大小，在放電時從空氣中吸收氧氣，將鐵轉(zhuǎn)化為鐵銹。在充電過程中，他們施加電流來逆轉(zhuǎn)該過程，將鐵銹轉(zhuǎn)化回鐵，同時釋放氧氣。該公司聲稱能夠儲存長達100小時的電力，并將在計劃于明年進行的試點項目中得到檢驗。 這些利用鐵和鹽液流電池的創(chuàng)新方法展示了長期儲能的潛力，特別是對于電網(wǎng)應(yīng)用。通過利用豐富且具有成本效益的材料（例如鐵），這些公司正在為更實惠和可擴展的能源存儲解決方案鋪平道路，這些解決方案可以增強電網(wǎng)穩(wěn)定性并支持更大規(guī)模的可再生能源整合。

蓄熱技術(shù)也正在蓬勃發(fā)展。例如，Antora采用將碳塊加熱至高達2,000°C的溫度的方法。儲存的能量可用于加熱管道中的蒸汽或空氣。該公司甚至聲稱，這些溫暖的塊發(fā)出的輻射熱可以直接射向光伏電池來發(fā)電。RondoEnergy采用了不同的方法，利用由創(chuàng)新材料組成的電池塊，加熱至1,200°C以上。隨后，當工業(yè)客戶需要時，儲存的能量可以直接作為熱量釋放，或者可以用來產(chǎn)生為渦輪機提供動力的蒸汽。 在蓄熱領(lǐng)域，位于馬薩諸塞州的馬耳他公司以其開創(chuàng)性的電熱系統(tǒng)處于領(lǐng)先地位。該系統(tǒng)在充電階段充當熱泵，將電能轉(zhuǎn)化為熱量并將其存儲在熔鹽中。在放電階段，它作為熱機運行，利用儲存的熱量發(fā)電。 這些創(chuàng)新的熱存儲解決方案為有效利用熱能提供了有前景的機會。通過儲存高溫熱能，這些技術(shù)可以為各種工業(yè)應(yīng)用提供熱量或通過高效的轉(zhuǎn)換過程發(fā)電。隨著我們進一步探索和完善這些方法，熱存儲系統(tǒng)有可能在提高能源效率和支持向更清潔、更可持續(xù)的能源過渡方面發(fā)揮重要作用。

在各種技術(shù)中，化學品儲存是最具變革性的技術(shù)之一。它涉及利用電力來生產(chǎn)隨后可用于發(fā)電機或發(fā)動機的化學物質(zhì)。一種直接的方法是利用可再生能源來運行電解槽，將水分解成氧氣和氫氣。然后可以儲存氫氣以供以后使用。歐洲研究小組馬克斯·普朗克化學能轉(zhuǎn)換研究所的羅伯特·施勒格爾提出了一個重要問題:“雖然電池能發(fā)揮其作用，但跨季節(jié)的長期存儲又如何呢？”他認為，隨著偏遠地區(qū)可再生能源發(fā)電量的增加，氫將在儲存多余電力以供未來使用方面發(fā)揮越來越重要的作用。此外，它還可以作為生產(chǎn)合成柴油或氨等更復(fù)雜燃料的起點。 化學存儲為解決與長期能源存儲相關(guān)的挑戰(zhàn)提供了一條有前途的途徑。通過將電力轉(zhuǎn)化為可儲存的化合物（例如氫氣），可以在需要時有效地儲存和利用可再生能源。這不僅能夠長期儲存電力，而且還為先進燃料的合成提供了機會，有助于能源格局的多樣化。隨著化學儲存技術(shù)的發(fā)展，我們距離更加可持續(xù)和靈活的能源系統(tǒng)越來越近，該系統(tǒng)可以支持可再生能源的廣泛采用。

化學品已被證明對于長期儲存非常有效。意大利管道運營商Snam承諾投資高達50億歐元用于能源存儲，并強調(diào)天然氣存儲設(shè)施可以安全地長期存儲氫氣。荷蘭公用事業(yè)公司Gasunie正在利用格羅寧根附近的鹽穴來儲存氫氣，格羅寧根擁有歐洲最大的天然氣田。同樣，猶他州的一家燃煤公用事業(yè)公司山間發(fā)電局擁有一個鹽穴，計劃用可再生氫氣填充。這些儲存的氫氣隨后可用于翻新的燃煤發(fā)電站，以彌補可再生能源斷電時的能源供應(yīng)缺口。 在這些例子中，化學品儲存的多功能性是顯而易見的。通過利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施并利用儲氣庫和鹽穴等安全存儲方法，可以有效存儲氫氣并在需要時使用。這種方法可以將可再生能源與現(xiàn)有系統(tǒng)集成，即使在可再生能源不發(fā)電的時期也能確保可靠的能源供應(yīng)。隨著可再生能源的采用不斷擴大，化學存儲在維持穩(wěn)定和可持續(xù)的能源網(wǎng)方面的作用變得越來越重要。

原標題：在碳中和政策下，全球掀起長期儲能賽道