挑战化学电池!科学家开发基于重力的储能方案,每兆瓦时的成本仅171美元

在码头严寒、钢灰色的海水周围,矗立着一个看起来像是赤裸的四层电梯竖井的东西——除了电梯的当地是一个绿色的、重达50吨的铁,由钢缆悬挂着。一点一点地,电动机将分量提高到轴的一半。这其实是一个巨大的重力动力电池,贮存的势能能够在需求时定制开释。回转方向后,电动机变成发电机,将250千瓦的电力送回电网。苏格兰创业公司Gravitricity的项目工程师道格拉斯·希区柯克(Douglas Hitchcock)说,关于峰值功率,分量能够在11秒内下降,但为了测验意图,它只以“缓慢速度”移动几米。

该公司上星期宣告,它的小型演示设备现在现已开端运转,能够在几秒钟内从电网获取动力和将其送回之间进行切换。该规划供给了一种化学电池的代替方案——现在,化学电池仍在全球动力存储商场中占主导地位。

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Gravitricity是少量几个依据重力的动力存储公司之一,他们企图改善一个旧的主意:抽水水力发电存储。工程师们会在山上筑起一座水库,在需求较低的时分(一般是在晚上)将水抽到水库,然后开释出来发电。但这些体系需求特定的地势、贵重的根底设施以及越来越难以获得的规划同意。现在,贮存动力一般意味着将可再生动力与巨型电池连接起来。

可是,伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的清洁动力参谋和拜访研讨员奥利弗·施密特(Oliver Schmidt)说,依据重力的存储有一些共同的优势。锂离子电池是有用规划的动力存储技能的挑选,在失掉容量之前只能进行屡次充放电——一般在几年之内。

可是重力存储器的组成部分——绞车、钢缆和重物——能够很好地支撑数十年。这会带来本钱价格方面的优势。Gravitricity的首席工程师迈尔斯·富兰克林(Miles Franklin)说,虽然挖掘锂离子电池的矿藏会带来环境和人权问题,收回电池也很困难,但一桶铁的脚印要轻得多。

依据Gravitricity公司自己的本钱和功能预算,施密特为该公司编制了一份2019年的陈述,陈述显现,包含制作、运转本钱和保护本钱在内,重力存储比锂离子电池更廉价。关于一个25年的项目,他估量引力公司每兆瓦时的本钱是171美元。麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的动力存储研讨员杰西卡·特兰西克(jessica Trancik)说,这个数字是抱负的,依然需求现场数据的支撑。但依据施密特的核算,锂离子电池每兆瓦时的寿数本钱为367美元,是这个数字的两倍多。液流电池是一种很有远景的电网规划的技能,它能够将电量贮存在大型电解液罐中,每兆瓦时的价格为274美元。

其他依据重力的存储公司也有自己的技能。总部坐落加州的Gravity Power的主意与抽水发电仅仅一步之遥:它运用可再生动力在一个沉重的活塞下抽水并将水提高。当需求动力时,活塞分量被开释,迫使水经过一个水力发电机。德国公司New Energy Let’s Go也采用了相似的规划。总部坐落瑞士的Energy Vault公司期望运用一种多臂起重机和发电机来堆叠和拆开一座120米高的塔,这座塔由数百块35吨重的砖块组成,就像一座跟着变化多端的动力需求而升降的巴别塔。

而Gravitricity公司用了电梯相同的竖井,使它坚持简略。它方案扩大到500吨的分量,这将需求巨大的根底来树立一个塔——因而最好的布置方位应该是地下,该公司事务开展司理Ruth Apps说。该公司正在捷克共和国、波兰和南非的抛弃矿山进行其第一个商业项目。

施密特正告说,这项技能依然“难以置信地不成熟”,虽然电池价格继续下降,但Gravitricity公司几乎没有获得开展。Energy Vault可能是其间的领军企业,该公司在2019年宣告已筹措1.1亿美元出资,并方案在本年开端商业开发。兰开斯特大学(Lancaster University)环境方针研讨员丽贝卡·威利斯(Rebecca Willis)说,与一切存储技能相同,假如气候法规不能为无碳动力发明激励机制,依据重力的存储技能也将陷入困境。她说,在大多数当地,能够轻松开关的小型天然气厂依然是应对需求动摇的最廉价方法。

公司只要14名职工,出资只要300万英镑,因而Gravitricity对未来面对的妨碍并不敢小看。他们现已遇到了意想不到的困难——比方钢索发生的扭矩,就像任何绳子相同,在举起重物时,钢索会想要松开。在处理了这些初期问题后,该公司方案在2023年之前制作一个全尺度的核电站——分量更重,还有一个近1公里深的深井,最高能发生4兆瓦的电力。

上述研讨在线宣布在《科学》(Science)杂志“工程”(Engineering)栏目上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参阅来历:https://www.sciencemag.org/news/2021/04/gravity-based-batteries-try-beat-their-chemical-cousins-winches-weights-and-mine-shafts

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