【科技創(chuàng )新世界潮】
◎本報記者 張佳欣
在芬蘭赫爾辛基以北約450公里處，有一座廢棄的礦井。盡管這里位置偏遠，但正受到人們的密切關(guān)注。因為它有望在能源領(lǐng)域發(fā)揮革命性作用，不過(guò)原因可能和人們想的不太一樣。
這座礦井名為皮哈砂麥，曾出產(chǎn)豐富的鋅和銅，但如今它將利用重力來(lái)創(chuàng )造新的價(jià)值。作為歐洲最深的金屬礦，它是建造重力儲能倉的理想地點(diǎn)。一家名為Gravitricity的英國公司就計劃將其改造成一種超大號的重力電池：將重物懸掛在礦井深處，并將該裝置與發(fā)電機相連。通過(guò)提升重物將電能存儲為勢能，然后讓重物下落再次產(chǎn)生電能。
英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日刊文表示，這個(gè)方法聽(tīng)起來(lái)雖然很簡(jiǎn)單，但這正是它的精妙之處。各國政府都在努力解決間歇性可再生能源的一個(gè)大問(wèn)題：如何在沒(méi)有風(fēng)或陽(yáng)光的時(shí)候保持電力供應。到目前為止，他們主要關(guān)注氫能、核能和鋰離子電池等昂貴的技術(shù)。如果能以更基本的方法解決間歇性問(wèn)題，同時(shí)減少電費和排放，豈非更好？
重力儲能倉或許只是一個(gè)開(kāi)始。許多公司正在探索利用鹽、沙子、水甚至熱磚等看似普通的材料來(lái)開(kāi)發(fā)新的儲能方法。這些看似簡(jiǎn)單直接的技術(shù)，可能正是解決我們這個(gè)時(shí)代最緊迫挑戰的方案之一。
有高度差就能發(fā)電
任何一種有質(zhì)量的物體下落時(shí)，重力所帶來(lái)的能量都可以利用。抽水蓄能就是利用這樣的原理。這需要兩個(gè)位于不同高度的湖泊，在電力供應過(guò)?；騼r(jià)格低廉時(shí)，用這些電力將水從低處抽到高處；待需要電力時(shí)，再讓水從高處流下，驅動(dòng)渦輪機發(fā)電。這種方式既高效又相對便宜，但缺點(diǎn)是并非所有地方都有適合抽水蓄能的湖泊。
Gravitricity公司使用的方法也是重力儲能技術(shù)。該公司不使用湖泊和水，而是計劃利用像皮哈砂麥那樣的礦井。這樣的礦井遍布世界各地。例如，該公司還計劃在德國和捷克共和國的工廠(chǎng)推進(jìn)其技術(shù)。2022年，他們在英國愛(ài)丁堡建造了一個(gè)地面演示裝置，可以將兩個(gè)重達25噸的配重塊用鋼纜懸掛在空中，展示了重力儲能技術(shù)的實(shí)際應用效果。
當然，即使沒(méi)有礦井，重力儲能技術(shù)依然可行。2020年，奧地利國際應用系統分析研究所提出了一種類(lèi)似纜車(chē)的重力儲能系統，通過(guò)將沙子或礫石運送到山坡上，然后在需要電力時(shí)將它們迅速滑下以產(chǎn)生能量。
目前來(lái)說(shuō)，還很難斷定這些基于重力的想法是否真能成功。但在即將出現的“極簡(jiǎn)”儲能方案中，重力儲能絕非唯一。
鐵生銹也能用于儲能
另一個(gè)思路是，保留電池的基本概念，但去除其中的復雜和不穩定因素。這一理念下有多種思路，其中之一便是用相對廉價(jià)的鈉來(lái)替代昂貴的鋰。位于美國馬薩諸塞州的Form能源公司便研發(fā)出了一種鐵空氣電池，其關(guān)鍵元素竟是再普通不過(guò)的鐵銹。這款電池的工作原理相當直觀(guān)：充電時(shí)，電流通過(guò)電化學(xué)作用將氧化鐵（鐵銹）轉化為鐵，釋放氧氣；放電時(shí)，電池則從空氣中吸收氧氣，使鐵重新變回鐵銹，從而產(chǎn)生電流。
Form能源公司的每塊電池大小與洗衣機相當，因此并不適合用于電動(dòng)汽車(chē)。但對于電網(wǎng)級別的儲能系統來(lái)說(shuō)，這樣的尺寸卻恰到好處。Form能源公司表示，他們的鐵空氣電池經(jīng)過(guò)特別設計，能以低于傳統電池的成本儲存100小時(shí)的電力。在超過(guò)3.6億美元的資金支持下，該公司已開(kāi)始在西弗吉尼亞州建設其首家電池工廠(chǎng)。
當然，在探討如何簡(jiǎn)化儲能技術(shù)時(shí)，人們不應忽視熱能這一重要領(lǐng)域。
用磚塊和熔鹽儲熱
熱能儲存（TES）雖然不常見(jiàn)，但已有眾多企業(yè)看到了其巨大潛力。如總部位于美國加利福尼亞的Rondo能源公司正在開(kāi)發(fā)一種產(chǎn)品，可利用巨大的黏土磚作為熱能儲存介質(zhì)。將磚塊夾在兩個(gè)加熱元件之間，就像烤面包機中的吐司一樣，能夠儲存能量數天之久。
如果用可再生能源將黏土磚加熱至1500℃，這些熱能就可以直接用于工業(yè)生產(chǎn)，或者用于產(chǎn)生蒸汽，驅動(dòng)渦輪機再次發(fā)電。
這些巨大的“磚頭烤爐”需要建在它們所服務(wù)的工廠(chǎng)附近，熱能通過(guò)絕緣管道輸送。這種系統簡(jiǎn)單易行，因此成本低廉。Rondo能源公司估計，采用這種方式儲存電力，成本大約是綠色氫氣的一半。
歐洲也在積極擁抱熱能儲存技術(shù)?？偛课挥谂餐腒yoto公司從摩洛哥瓦爾扎扎特-努爾太陽(yáng)能發(fā)電站獲得靈感。在那里，一排排巨大的鏡子將陽(yáng)光反射到塔頂，將熔鹽加熱至約1000℃。儲存的熱能可為當地供電，即使在太陽(yáng)落山后也能持續供電。Kyoto公司計劃將這種技術(shù)引入歐洲。
【關(guān)閉】
