随着气候变化的后果越来越明显,对可再生能源的投资被视为保护地球未来的关键。
包括风能、太阳能和水力发电在内的可再生能源目前约占全球发电量的四分之一——作为去碳化努力的一部分,这一比例将会增加。
然而,该行业仍受到制约。对可再生能源最常见的批评是其可靠性,因为产出会随着时间、天气以及(就水力发电而言)季节性河流流量等因素而波动。
这就是能量储存发挥作用的地方。电网规模的存储涉及到与电网相连的技术,并可以在必要时将电力送回电网。
抽水蓄能-水力发电,将水泵入水库并在另一个时间释放以发电,是目前最大的电网规模的蓄能形式。
对电池存储的需求也在增长,因为科学家们正在努力设计更高效、更重要的是更便宜的设备。
其中一些研究正在阿联酋进行,迪拜水电局(Dewa)最近的一项声明就证明了这一点。
该组织透露,它已经为一种据称能提高能源系统效率的化学液体申请了专利。Dewa说,这种液体可能适用于锂离子电池和燃料电池。
锂离子电池是短期能量储存最重要的方法之一。它们通常持续几个小时,可以平衡电网的需求。
随着可再生能源的发展和电动汽车(通常使用锂离子电池)的生产越来越多,对锂的需求也在上升——那么是什么阻碍了足够的生产呢?
“从技术的角度来看,现在实际上没有理由不实现100%的可再生能源,”德国不来梅大学(University of Bremen)从事能源存储和转换研究的法比奥·拉曼蒂亚(Fabio La Mantia)教授说。
“限制是你需要多少?”我们到哪里去找材料呢?为了100%使用可再生能源而不是化石燃料,我们需要支付多少钱?”
他补充说:“因此,这项研究,这项新技术,就是要找到更丰富、问题更少、更安全、更便宜的材料——更便宜的新技术。”
一些替代方案正在研究中,它们使用的材料不会让银行破产。
这些电池包括使用有时被称为后锂离子技术的电池,包括锂硫和锂空气,以及后锂技术,包括锌离子、钾离子、钠离子和镁。
拉曼蒂亚教授说:“他们在系统工作方式和电池工作方式上遵循了类似的原则,但使用了不同的更便宜的材料。”
“锌现在受到了很多关注;镁少一点。锌确实比锂丰富——是锂的四到五倍,但比钠少。从安全的角度来看,该行业对锌产品很感兴趣,因为它们的组装和生产成本都很低。”
可再生能源需要在中长期能源储存方面取得重大进展。
英国伯明翰大学(University of Birmingham)伯明翰储能中心主任丁玉龙教授表示,全球需求将是“巨大的”。
他说,仅在人口不到世界1%的英国,到2050年对能源储存的需求将与目前全球总容量一样大。
“不同的国家有不同的(需求),”他说。“例如,阿联酋非常热,所以他们对供暖的需求很小,但他们对制冷的需求很高。但总的来说,对存储的需求将是相似的,即短期、中期和长期存储。”
有几种技术可用于中期存储,从几小时到几周甚至几个月不等。
其中一些涉及所谓的相变,包括利用能量压缩、冷却和液化空气的系统。这种液化空气在需要时释放储存在其中的能量。
机械形式包括压缩储存,它利用能量压缩和储存空气,通常在地下,然后在需要产生能量时释放空气。
丁教授说,氢可以用于长期储存。“这可以储存多年的能量,”他说。
到2040年,预计投资将高达数万亿美元,一些分析表明,为了实现气候目标,能源系统应该去碳化,能源储存将成为一项大业务,而且是必不可少的业务。