如果阳光或风不复存在,我们该如何从可再生能源种获取电力?
解决这一问题的关键在于:要在可再生能源发电量较高时储存其产生的能源,以便我们在以后需要时使用。
目前,全球可再生能源发电能力创下历史新高。在不使用化石燃料的情况下,以下四种储存技术对于消除能源需求的峰值和谷值至关重要。
抽水蓄能
抽水蓄能发电即在能源需求较低时,将水抽上山,并储存于水库中。在能源需求量较大时,再通过涡轮机将水释放出来发电。
据国际能源署预计,水力发电(包括抽水蓄能)仍将是世界上最大的可再生能源发电来源
国际能源署称,水力发电利用水的流动发电,在通过电力系统实现脱碳方面发挥着重要作用,同时也是填补能源需求缺口的关键。
IEA(国际能源署)的《2020年可再生能源报告》称,到2025年,抽水蓄能将占欧洲新增水电装机容量的一半以上,特别是在瑞士、葡萄牙和奥地利。在中国,预计在2023至2025年间,抽水蓄能发电也将占每年新增水电装机容量的一半以上。
电池
电池发明于19世纪,可将储存的化学能转化为电能。
随着技术进步,成本下降,电网级的电池储能系统发展速度创下新高,其所能容纳的电量也在不断扩大。
迄今为止,世界上最大的电池储能系统是位于美国加利福尼亚州的莫斯兰丁储能系统(the Moss Landing Energy Storage Facility),该系统拥有世界上首个300兆瓦的锂离子电池(由4,500个堆叠电池架组成),已于2021年1月投入使用。
澳大利亚、德国、日本、英国、立陶宛和智利等国家也正在规划其他公共事业规模的电池储能系统。
热能储存
热能储存主要用于建筑行业和加工制造业,能够储存多余的能源(这些能源主要来自于可再生能源的剩余能量或废热),以供日后用于供暖、制冷或发电。
液体(如水)或固体材料(如沙子或岩石)都可以储存热能。材料的化学反应或变化也可用于储存和释放热能。
建筑物中的水箱就是热能储存系统的一个简单例子。
国际可再生能源机构在其新一期的《2020创新展望:热能储存》中预测,到2030年,全球热能储存市场的规模可能会扩大两倍,装机容量将从2019年的234吉瓦时(GWh)增至800吉瓦时以上。
机械储能
机械储能利用运动或重力来储存电力。
例如,飞轮是一种旋转机械装置,用于储存能够瞬时调用的旋转能。
美国国家储能贸易协会储能协会(Energy Storage Association)表示:“飞轮技术具有许多有益的特性,使我们能够改善当前的电网。
其他机械储能系统还包括压缩空气储能系统,该系统自19世纪70年代以来一直用于为城市和各个产业提供所需的能源。这一过程包括储存加压空气或气体,然后在涡轮机中加热并使之膨胀,以便在需要时发电。
在今年由英国主办的联合国气候变化大会缔约方大会(COP26)上,可再生能源和储存技术预计将成为应对气候变化方面的一大关键主题。
该会议旨在加速实现零碳经济和《巴黎协定》的落实。2015年,196个国家的政府签署了这项协议,旨在将全球升温幅度控制在低于工业化前水平的2摄氏度,最好是低于1.5摄氏度。