儲能系統示意圖 / Credit: Energy Vault

建造一個新的太陽能或風力發電廠已經比燃煤電廠便宜,但即使電池成本下降,儲存再生能源的電力仍然相當昂貴。如果現在立即轉為使用 100% 可再生電力,我們可能會需要支付更多電費。有個新的解決方案可以將儲能成本降低一半,在整個生命週期內則可降低多達 80% 。而這僅依靠基本物理學就讓再生能源不論何時何地都能比化石燃料便宜。

儲能高塔

開發該新系統的瑞士新創公司能源庫(Energy Vault),從水力抽蓄發電儲存能源的方式中獲取靈感,當能源需求較低時,將水抽入上游水壩中,然後水往下流時通過渦輪機來產生能量。水力抽蓄發電僅限於在可建造水壩的地方使用,但水壩也會影響人類和其他生物的居住環境。

能源庫的解決方案是興建一座約 35 層高的儲能高塔,像水壩一樣以重力儲存能量,但不需要水。當風能或太陽能電廠提供的能量超出電網所需時,上方的六個大型起重機會運用額外的電力,將許多重達 35 公噸的混凝土磚堆成一座高塔。當電網需要電力時,起重機會自動將混凝土磚移到下方,利用位能帶動發電機運轉。一座高塔的儲能容量為 35 MWh,峰值功率可達 4 MW。

該系統的軟體從電網獲取信號,自動控制起重機,在考慮風和天氣等環境因素的同時,小心吊運巨型混凝土磚。起重機能在 2.9 秒產生電力,並以不間斷提供電力所需的速度降低混凝土磚。

儲能塔示意圖,由右至左為儲能過程,由左至右為發電過程(圖:Energy Vault)

成本較低

這套系統比特斯拉(Tesla)在澳洲等地安裝的巨型鋰離子電池更便宜。與鋰電池不同,建造該系統不需要技術與資本密集的工廠,開採鋰礦也會耗用大量的水並存在汙染的風險。

其低成本的原因是,混凝土磚由通常會廢棄水泥製成。能源庫的執行長兼共同創辦人羅伯特·皮科尼(Robert Piconi)表示:「我們使用的材料實際上是你需要掩埋的廢棄物。」

面向市場

這項解決方案的規模也可以視需要放大或縮小。能源庫在瑞士總部附近的小鎮建造了一個 約 22 公尺高的小型原型機,而原先的設計則是 120 公尺高。皮科尼表示,這項系統首次讓世人得以實現低成本的再生儲能系統。

印度的塔塔電力公司(Tata Power)將成為他們第一個客戶,並將於 2019 年完成部署。能源庫專注於公用事業等規模較大的客戶,因為該系統雖可以較小規模運行,但效率較低且降低的成本較少。

能源庫現在開始建造首批產品,同時也持續說服考慮建造大型水壩的客戶改用這套系統。皮科尼表示:「我們可以用四分之一的成本達成相同的儲能效果,沒有環境問題,且在某些性能方面略勝一籌。」

參考資料:

  1. Peters, A. (2018, November 07). Can these 35-ton bricks solve renewable energy’s biggest problem? Fast Company
  2. Enengy Vault 官網

 

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