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據美國《大眾科學》月刊網站12月3日報道，太陽能電池板和風力發電機為世界提供了充沛的能源——也由此帶來一個難題。在許多地區，在室外晴朗多風的時候，可再生能源所產生的電力超出實際需求。然后，到了我們急需用電的時候，卻遇到沒有陽光、大風停歇的情況，可再生能源幾乎無法提供電力。 因此，未來的電網如果希望完全使用可再生能源，就需要具備儲存更多電能的能力。你可能聽說過有人利用巨型鋰離子電池儲存電能。但如果作為備用電源，哪怕是超大型電池組通常也會在四個小時內耗盡電量。對替代方案的需求促使美國政府、科研人員和初創企業建設更多“長時儲能”設施，希望至少獲得10小時的備用電力——于是，水庫、洞穴等場所被當成了“電池”。 美國和加拿大多所高校和國家實驗室參與的一項最新研究顯示，大規模部署“長時儲能”設施不僅可行，而且能充分發揮可再生能源的潛力，甚至可以減少公用事業費用。該科研團隊專門研究了覆蓋美國西部、加拿大西部和墨西哥北部少數地區的西部聯合電網。他們發現，修建更多“長時儲能”設施可以使高峰時段的電價降低70%以上。 現有技術已經能把可再生能源儲存至少半天，未來的儲能時長還將延長。其中一項技術被稱為抽水蓄能：當進入電網的可再生能源發電量過多時，抽水蓄能設施會把水抽到上層水庫里。當太陽能或風能減少時，抽水蓄能設施會讓上層水庫里的水回流至下層水庫，帶動渦輪機發電。這種設施利用了風能、太陽能和重力能。 截至2022年，美國擁有43處抽水蓄能設施，總裝機容量達到2200萬千瓦(相比之下，美國的風力發電和太陽能發電裝機容量分別為1.5億千瓦和1.4億千瓦)。美國能源部認為，美國具備把這方面的儲能能力提高一倍的潛力。2021年，拜登政府啟動了作為“能源攻關計劃”內容之一的“長時儲能攻關計劃”，希望在10年內把儲能技術的成本降低90%。去年，拜登政府宣布投入3.25億美元支持15個“長時儲能”項目，其中包括一個混凝土儲熱項目和多個利用鐵、水和空氣制造新型電池的項目。 這次的科研團隊在研究“長時儲能”時，并沒有考慮其中涉及的具體技術，只想知道能讓西部聯合電網完全實現零排放的最廉價方法。該科研團隊發現，“長時儲能”將尤其惠及公用事業公司的用戶，可以降低用電需求高峰時段的電費——比如臨近傍晚時分，人們回到家中，幾乎同時打開電器，而入網太陽能發電量恰好處于下降期。建設更多儲能設施還意味著，當熱浪來襲、整個地區的用戶都打開空調時，我們可以獲得更多后備電能。 企業還在研究如何把電能儲存在地下。加拿大海德羅斯托公司利用電網上多余的可再生能源，把壓縮空氣注入充滿水的地下洞室。于是，水被逼入一座地下水庫。當電網需要電力時，工作人員再讓水流回洞室，把空氣推回地表，并驅動渦輪機。 一個地區如果可再生能源發電量不足(比如在太陽落山后)，就需要從其他地方輸入綠色電力。但是，這需要修建跨越數百乃至數千英里的輸電線路。這樣的輸電線路很難獲得批準，建設成本也很高。 如果有了“長時儲能”設施，公用事業公司就可以在當地部署更多太陽能電池板和風力渦輪機，并儲存電能，這樣就不必從其他地方調配電力。 未來的電網將把充足的可再生能源不僅儲存在巨大的電池組里，還儲存在大自然里。太陽能和風能將不再被浪費。 |
