无需电池即可储存可再生能源的4种方式

undefined
本内容由人工智能自动翻译。
  • 据国际能源署预测,2022-2027年间全球新增的可再生能源电力装机容量,将与过去20年的新增总量相当。

  • 这使得储能日益重要,因为可再生能源无法提供稳定且不间断的电力供应。

  • 以下是我们无需电池即可储存可再生能源的四种创新方式。

提到“储能”一词时,大多数人想到的并不是巨型砖块,但它们却是重力储能系统的关键组成部分,该系统可以帮助世界应对日益依赖可再生能源发电的局面。

2022-2027年间全球可再生能源装机容量的增幅可能与前20年相当,据国际能源署称。这使得储能日益重要,因为可再生能源无法提供稳定且不间断的电力供应——太阳并非总是照耀,风也并非总是吹拂。因此,我们需要找到方法,在风力涡轮机高速旋转、太阳能板接收充足阳光时储存多余的电力。

电池似乎是显而易见的解决方案,但在此之前仍需克服若干障碍,包括价格高昂以及技术要求缺乏标准化,德勤也指出了这一点。

以下是我们无需电池即可储存可再生能源的四种创新方式。

2001-2027年可再生电力装机容量新增总量

2022-27年间全球可再生能源装机容量的增幅可能与前20年相当。Image: IEA

重力储能

上文提到的重力储能系统由一家名为Energy Vault的公司设计。该系统利用可再生能源发电量较高时产生的电能,在一座特殊建筑内将30吨重的砖块提升至空中。

原因何在?提升砖块会使其储存所谓的势能。这类似于拉伸弹簧时弹簧所蓄积的能量——释放弹簧即释放所储存的能量。在Energy Vault系统中,提升后的砖块一旦下降,便会释放动能,这些动能可输入电网。

这些砖块全部存放在模块化建筑中,可按每单元10兆瓦时逐步建造,达到所需的任何规模。

抽水蓄能

水力发电是目前全球规模最大的可再生电力来源。

水力发电占全球可再生能源发电量的60%以上。Image: Our World in Data

抽水蓄能发电的运行原理与重力储能类似。它将水从低位水库抽送至高位水库,之后可释放这些水,使其向下流经涡轮机,按需发电。

在电力需求和电价较低时,水被抽送至高位水库。当电力需求上升时,水被释放。

抽水蓄能发电的运行原理与重力储能类似。它将水从低位水库抽送至高位水库,之后可释放这些水,使其向下流经涡轮机,按需发电。 在电力需求和电价较低时,水被抽送至高位水库。当电力需求上升时,水被释放。Image: 国际水电协会

抽水蓄能水电占全球储能总量的94%,国际水电协会表示,并指出研究表明,该规模仍有进一步大幅扩大的巨大潜力。

压缩空气储能又如何?

抽水蓄能是将水向上输送,压缩空气储能(CAES)则是将能量转移至地下进行储存。

其工作原理是利用多余电力驱动旋转压缩机,将空气压缩。这种高压空气随后被储存在地下洞穴或容器中,之后可释放、加热,并在涡轮机中膨胀以发电。

压缩空气储能是将高压空气输送至地下洞穴中储存。Image: 欧洲储能协会

这一方法自1870年代起便已投入使用,但目前全球仅有两座商业规模的压缩空气储能电站在运行——其中一座位于美国,于1991年投入运行;另一座位于德国,于1978年启动。

什么是液态空气储能?

除了压缩空气,能量也可以以液态空气的形式储存。这是通过利用多余的可再生能源为液化装置供电实现的,该装置将空气冷却并压缩成-196°C下的液态形式。

液态空气随后被储存在储罐中,待需要时可释放、加热并转化为气体,从而驱动发电涡轮机。

液态空气储能(LAES)的一个关键优势在于它采用了现有技术,该技术随时可用且使用寿命超过30年。不过,以这种方式转换能量状态会造成能量损失,并将LAES效率降至50%至70%。这一效率远低于锂离子电池,其效率约为99%,这可能会危及LAES的可行性。

不过,英国公司Highview Power近日宣布计划建设全球首座商业规模的LAES电站。

世界经济论坛在能源可持续性方面正在开展哪些工作?

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。