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編者按：歐洲科學團隊利用山地重力儲能解決鋰離子短期存儲的問題，簡稱MGES。儲能原理和水利發(fā)電類似，利用沙子被移回山下時，儲存的引力能被釋放并轉(zhuǎn)化為電能。MGES技術(shù)更適用于小型電網(wǎng)。

一個由歐洲科學家組成的團隊提議利用山脈來建造一種新型的長期儲能電池。



太陽能和風能等能源的間歇性特點使得它們很難并入需要穩(wěn)定供電的電網(wǎng)。為了提供不間斷的電力，電網(wǎng)運營商必須在陽光明媚或刮風時儲存額外的能源，以便在沒有太陽或風的情況下分配電力。奧地利國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（International Institute for Applied Systems Analysis）的工程科學家Julian Hunt說：“實現(xiàn)100%可再生能源的一大挑戰(zhàn)是長期儲存。”Hunt說，鋰離子電池目前占據(jù)著儲能市場的主導地位，但這些電池更適合短期儲存，因為它們所攜帶的電荷會隨著時間而消散。要儲存足夠的能量數(shù)月或數(shù)年，需要許多電池，這是一個太昂貴的選擇。


Hunt和他的合作者設(shè)計了一種新的系統(tǒng)來解決鋰離子電池長期用于儲能：山地重力儲能，簡稱MGES。與水力發(fā)電類似，MGES包括在海拔高度儲存物質(zhì)以產(chǎn)生重力能。當儲存的物質(zhì)下落并轉(zhuǎn)動渦輪機發(fā)電時，能量被回收。該團隊在11月6日發(fā)表在《能源》雜志上的一篇論文中描述了它的系統(tǒng)。Hunt解釋說：“我們建議建造一個大的沙礫水庫，而不是建一座大壩。”MGES的關(guān)鍵在于找到兩個海拔高度相差1000米的山頂?shù)攸c是理想的。“高差越大，技術(shù)就越便宜，”他說。這些地點看起來很相似，每一個地點都有一個類似礦山的砂或礫石儲存站和一個正下方的加油站組成。閥門將材料釋放到等待的容器中，然后通過起重機和電機電纜將其運送到上層現(xiàn)場。在那里，沙子或礫石被儲存了幾周，幾個月，甚至幾年，直到可以使用為止。當物質(zhì)被移回山下時，儲存的引力能被釋放并轉(zhuǎn)化為電能。該系統(tǒng)非常靈活，Hunt說，因為你可以很容易地改變電纜的速度，增加負載，或改變船只的數(shù)量，以滿足不同的能源需求。Hunt說，與抽水蓄能水電站和大壩等傳統(tǒng)的長期蓄水方法相比，MGES的效果更好，因為它對環(huán)境的影響很小。而且，成堆的沙子很便宜，比水還便宜。沙子不會蒸發(fā)，所以你可以繼續(xù)無限期地使用它。Hunt估計，通過這個系統(tǒng)儲存能量的年成本將在每兆瓦時50至100美元之間變化。

相比之下，鋰離子電池的價格至少高出10倍。他說，將物質(zhì)輸送到上層所消耗的能量將被系統(tǒng)產(chǎn)生的引力能抵消。Hunt和他的合著者并不是第一個提出用重力勢能作為儲存方案的人。瑞士初創(chuàng)公司Energy Vault開發(fā)了一種“電池”，包括通過33層建筑提升和釋放5000個混凝土塊；總部位于愛丁堡的Gravicity公司計劃降低廢棄礦井的重量；德國的Heindl Energy公司希望使用水泵提升非常大的巖體。

但到目前為止，還沒有人建議使用山脈。Hunt說，MGES技術(shù)對于那些儲能需求較小的電網(wǎng)尤其有用。這些典型的微電網(wǎng)使用的功率不到20兆瓦，也就是為7000個四居室的房子供電所需的能量。這項技術(shù)有可能應(yīng)用于夏威夷的莫洛凱島、加拉帕戈斯島和佛得角等小島或孤立島嶼，這些島嶼的能源供應(yīng)成本很高，而且由于旅游業(yè)的原因，需求往往是季節(jié)性的。“在這些情況下，它可以成為（化石燃料）的一種可行替代品，”他說。“這可能是未來的現(xiàn)實。” 

原標題：研究人員為小電網(wǎng)設(shè)計廉價且環(huán)保的山地儲能系統(tǒng)