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把能量放进消波块里存起来如何?

   时间: 2020-07-11   来源: Z潮生活 阅读: 632

把能量放进消波块里存起来如何?

编译|Mumu Dylan

  多亏现代化的电网让我们随时都能用电,但是电网只有在发电量与耗电量相等时才能运作,也就是说电网不可能一直维持平衡。因此,当耗电量减少或提升时,电力公司透过储存多余电力灵活调度供电。

  全世界约96%的储能容量来自一种技术:抽水蓄能。每当发电量超过需求时,多余的电力会启动电动抽水泵,将水输送至地势较高的蓄水库;当需求超过发电量时,蓄水库则将水闸放开,藉由重力让水流向原本的电动抽水泵,利用水的位能带动涡轮机产生电力。

  但麻烦的是,抽水蓄能需要建造在特定的地理位置,以获得水源和不同海拔高度的蓄水库,这也是为什幺全世界建造的四分之三抽水蓄能电站集中在十个国家。如果人类想继续增加太阳能和风能发电,减少对化石燃料的依赖,就必须找出更多有效且便利的能源储存方式。

把能量放进消波块里存起来如何?

  瑞士新创公司「Energy Vault」最近想出一种替代抽水蓄能的可行方案:利用混凝土块和起重机取代水和水坝。他们花了约九个月时间,耗资不到两百万美元打造了一座小型示範蓄电站(大约是商转规模的十分之一),这种低技术、低成本的创新技术或许能够解决一部分的能源储存问题。

  这个系统的科学原理很简单。当举起物体抵抗重力时,会把能量储存在里面。将我们把它放下后,就能重新取得能量。由于混凝土的密度比水大得多,所以举起一块混凝土所需——而且可储存——的能量,比相同大小的水箱还要多更多。

  美国企业家比尔‧格罗斯(Bill Gross)和瑞士发明家安德利亚‧佩德雷蒂(Andrea Pedretti)合作开发了这个系统,它的运作方式是这样:将120公尺高的六臂起重机置放在中间。在放电状态下,每个重35公吨的混凝土块整齐地堆放在起重机周围。当有多余的太阳能或风能输送进来,电脑演算法会连结到安装在起重机臂架上的摄影机,引导一个或多个起重机臂架找到混凝土块位置。

  当起重机臂架定位并勾住混凝土块时,电动机就会启动,藉由电网多余的电力提供动力将混凝土块从地面举起。虽然风可能会让混凝土块像钟摆一样晃动,但经由程式编写让起重机臂架得以抵抗晃动。因此,它可以平稳地举起混凝土块,然后把它放在另一堆离地更高的混凝土块之上。当起重机在周围堆叠出混凝土块蓄电塔,即代表系统已经「蓄满电」。蓄电塔可储存的总能量约为20兆瓦时(MWh),能供2000个瑞士家庭使用一整天。若电网电量不足时,电动机会重新启动,只是此时的电动机不是靠电力启动,而是透过重力以位能带动发电。

把能量放进消波块里存起来如何?

  Energy Vault的创新不在硬体方面,由于起重机和电动机已经发明数十年,因此他们的主要工作是研究如何设计软体,使其精準的自动化操作(如举起或放下混凝土块),并解决混凝土块在升降过程中抵抗钟摆晃动的问题。由于他们使用的设备都是现成的商用硬体,成本也相对低廉。出乎意料的是,混凝土块可能是整个蓄电塔中最昂贵的部分。虽然混凝土比锂电池便宜许多,但是这个系统需要大量混凝土才能製造出数百个35公吨重的混凝土块。

  为了解决这个问题,佩德雷蒂开发出一种机器能把城市清除的沙砾或建筑垃圾与水泥混合,进而製造低成本的混凝土块。与建筑施工使用的混凝土相比,这种方式所需的水泥用量只有原本的六分之一。

  Energy Vault预计在2019年初建造第一个商转蓄电站,无论他们未来是否成功都证明一点:当我们在寻找更高科技的电池创新技术的同时,也能思考如何运用低技术解决21世纪的问题。Energy Vault仅用九个月的时间建造出示範蓄电站,而且花费相对便宜,显示出能源储存问题的答案或许就隐藏在现有技术之中。

 参考报导:Quartz

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