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据美国《大众科学》月刊网站12月3日报道，太阳能电池板和风力发电机为世界提供了充沛的能源——也由此带来一个难题。在许多地区，在室外晴朗多风的时候，可再生能源所产生的电力超出实际需求。然后，到了我们急需用电的时候，却遇到没有阳光、大风停歇的情况，可再生能源几乎无法提供电力。 因此，未来的电网如果希望完全使用可再生能源，就需要具备储存更多电能的能力。你可能听说过有人利用巨型锂离子电池储存电能。但如果作为备用电源，哪怕是超大型电池组通常也会在四个小时内耗尽电量。对替代方案的需求促使美国政府、科研人员和初创企业建设更多“长时储能”设施，希望至少获得10小时的备用电力——于是，水库、洞穴等场所被当成了“电池”。 美国和加拿大多所高校和国家实验室参与的一项最新研究显示，大规模部署“长时储能”设施不仅可行，而且能充分发挥可再生能源的潜力，甚至可以减少公用事业费用。该科研团队专门研究了覆盖美国西部、加拿大西部和墨西哥北部少数地区的西部联合电网。他们发现，修建更多“长时储能”设施可以使高峰时段的电价降低70%以上。 现有技术已经能把可再生能源储存至少半天，未来的储能时长还将延长。其中一项技术被称为抽水蓄能：当进入电网的可再生能源发电量过多时，抽水蓄能设施会把水抽到上层水库里。当太阳能或风能减少时，抽水蓄能设施会让上层水库里的水回流至下层水库，带动涡轮机发电。这种设施利用了风能、太阳能和重力能。 截至2022年，美国拥有43处抽水蓄能设施，总装机容量达到2200万千瓦(相比之下，美国的风力发电和太阳能发电装机容量分别为1.5亿千瓦和1.4亿千瓦)。美国能源部认为，美国具备把这方面的储能能力提高一倍的潜力。2021年，拜登政府启动了作为“能源攻关计划”内容之一的“长时储能攻关计划”，希望在10年内把储能技术的成本降低90%。去年，拜登政府宣布投入3.25亿美元支持15个“长时储能”项目，其中包括一个混凝土储热项目和多个利用铁、水和空气制造新型电池的项目。 这次的科研团队在研究“长时储能”时，并没有考虑其中涉及的具体技术，只想知道能让西部联合电网完全实现零排放的最廉价方法。该科研团队发现，“长时储能”将尤其惠及公用事业公司的用户，可以降低用电需求高峰时段的电费——比如临近傍晚时分，人们回到家中，几乎同时打开电器，而入网太阳能发电量恰好处于下降期。建设更多储能设施还意味着，当热浪来袭、整个地区的用户都打开空调时，我们可以获得更多后备电能。 企业还在研究如何把电能储存在地下。加拿大海德罗斯托公司利用电网上多余的可再生能源，把压缩空气注入充满水的地下洞室。于是，水被逼入一座地下水库。当电网需要电力时，工作人员再让水流回洞室，把空气推回地表，并驱动涡轮机。 一个地区如果可再生能源发电量不足(比如在太阳落山后)，就需要从其他地方输入绿色电力。但是，这需要修建跨越数百乃至数千英里的输电线路。这样的输电线路很难获得批准，建设成本也很高。 如果有了“长时储能”设施，公用事业公司就可以在当地部署更多太阳能电池板和风力涡轮机，并储存电能，这样就不必从其他地方调配电力。 未来的电网将把充足的可再生能源不仅储存在巨大的电池组里，还储存在大自然里。太阳能和风能将不再被浪费。 |
