实现100%可再生能源需要储能技术在这三方面的突破

美国国家可再生动力实验室（NREL）研讨员KerryRippy发表文章，题目是：These3energystoragetechnologiescanhelpsolvethechallengeofmovingto100%renewableelectricity（这三种储能技能打破有助于解决向100%可再生电力转变）。

近几十年来，风能和太阳能发电的本钱大幅下降，这也是美国动力部猜测到2050年可再生动力将成为美国添加最快的动力来历的原因之一。但是，贮存能量依然相对贵重。而且，由于可再生动力发电并非总是可用，储能是必不可少的。

在美国国家可再生动力实验室（NREL）最近的一份报告中，研讨人员估计，到2050年美国可再生动力存储容量将有或许添加3000%，未来需求储能技能在三方面打破来协助完成这一方针。

更长的放电时间

从用于小型电子产品的碱性电池到用于轿车和笔记本电脑的锂离子电池，大多数人已经在日常生活的许多方面运用电池，但电池仍有很大的改善空间。例如，具有长放电时间（最多10小时）的大容量电池在夜间贮存太阳能或添加电动轿车的续航里程方面很有价值，但现在很少有电池到达这种水平，依据最近的猜测，到2050年这种功能的电池装机容量或许超越100千兆瓦，是胡佛大坝发电能力的50倍。

储能电池最大的妨碍之一是锂和钴的供给有限，而锂和钴现在是制作轻质、高功率电池的要害。据估计，2050年世界上约10%的锂和简直一切的钴储量将被耗尽。此外，世界上近70%的钴是在刚果挖掘的，挖掘条件长期以来被证明不尽人意。

科学家们正致力于开发锂和钴电池的收回技能，并基于其他资料设计电池。特斯拉计划在未来几年内出产无钴电池。其他人的方针是用钠替代锂，钠的性质与锂十分相似，但地球上蕴藏量要丰厚得多。

更安全的电池

另一个优先事项是使电池更安全。特别需求改善的领域是电解质，一般是液体，使得电荷从电池的阳极或负极端子流向阴极或正极端子。运用电池时，电解液中的带电粒子四处移动，以平衡从电池中流出的电量。电解质一般含有易燃资料，假如泄漏或许过热起火或熔化。

科学家们正在开发固体电解质，这将使电池更加巩固。颗粒在固体中的移动比在液体中的移动困难得多，但令人鼓舞的实验室规划的实验结果表明，这些电池在未来几年内能够用于电动轿车，商业化的方针日期最早为2026年。

虽然固态电池十分合适消费电子产品和电动轿车，但关于大规划的能量贮存，科学家们正在研讨液流电池，其电解液和电极都是液体。这种技能答应超快速充电，简单作出真正的大电池。现在，这些体系十分贵重，科研的重点是降低本钱。

将太阳能贮存为热量

在某些情况下，其他可再生动力存储解决方案的本钱低于电池。例如，太阳能光热发电厂运用镜子来聚集太阳光，然后加热数百或数千吨盐直到其融化。然后，这些熔盐被用来驱动发电机，就像煤或核能被用来加热蒸汽和驱动传统电厂中的发电机相同。这些储热资料也能够在阴天，甚至在晚上贮存起来发电，能够完成24小时发电。这种方案也能够适用于非太阳能发电技能。例如，风力发电产生的电能够用来加热盐，以便在不刮风的时分运用。

光热太阳能聚集发电依然相对贵重，为了与其他形式的动力出产和贮存竞争，光热发电需求进步功率。完成这一方针的一种方法是进步盐的加热温度，然后完成更高效的电力出产。不幸的是，现在运用的盐在高温下不安稳。研讨人员正在尽力开发新的盐或其他资料，能够接受高达705摄氏度的温度。如何到达更高温度的一个首要主意是加热沙子而不是盐，由于沙子能够接受更高的温度。美国动力部最近依据这一概念，为一个示范性光热太阳能发电厂提供资金。

先进可再生燃料

电池可用于短期储能，而光热太阳能发电厂有助于安稳电网。但是，公用事业也需求无限期地贮存大量动力，这是氢和氨等可再生燃料的效果。当风力涡轮机和太阳能电池板的发电量超越公用事业公司客户的需求时，公用事业公司将经过剩余电力出产这些燃料来贮存能量。

氢和氨每磅比电池含有更多的能量，可用于运输重型货品和运转重型设备，以及用于火箭燃料。现在这些燃料大多是由天然气或其他不可再生的化石燃料经过极端低效的反响制成的。但到今天为止，世界上大多数氢气是由天然气制成的。

科学家们正在寻找使用可再生电力出产氢气和其他燃料的方法，例如能够经过电分化水分子来制作氢燃料。这儿要害的挑战是优化流程，使其高效、经济。假如成功，氢能潜在的报答是巨大的：取之不尽、用之不竭、彻底可再生的动力。