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編者按：歐洲科學(xué)團(tuán)隊(duì)利用山地重力儲(chǔ)能解決鋰離子短期存儲(chǔ)的問(wèn)題，簡(jiǎn)稱(chēng)MGES。儲(chǔ)能原理和水利發(fā)電類(lèi)似，利用沙子被移回山下時(shí)，儲(chǔ)存的引力能被釋放并轉(zhuǎn)化為電能。MGES技術(shù)更適用于小型電網(wǎng)。

一個(gè)由歐洲科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)提議利用山脈來(lái)建造一種新型的長(zhǎng)期儲(chǔ)能電池。



太陽(yáng)能和風(fēng)能等能源的間歇性特點(diǎn)使得它們很難并入需要穩(wěn)定供電的電網(wǎng)。為了提供不間斷的電力，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商必須在陽(yáng)光明媚或刮風(fēng)時(shí)儲(chǔ)存額外的能源，以便在沒(méi)有太陽(yáng)或風(fēng)的情況下分配電力。奧地利國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（International Institute for Applied Systems Analysis）的工程科學(xué)家Julian Hunt說(shuō)：“實(shí)現(xiàn)100%可再生能源的一大挑戰(zhàn)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存。”Hunt說(shuō)，鋰離子電池目前占據(jù)著儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，但這些電池更適合短期儲(chǔ)存，因?yàn)樗鼈兯鶖y帶的電荷會(huì)隨著時(shí)間而消散。要儲(chǔ)存足夠的能量數(shù)月或數(shù)年，需要許多電池，這是一個(gè)太昂貴的選擇。


Hunt和他的合作者設(shè)計(jì)了一種新的系統(tǒng)來(lái)解決鋰離子電池長(zhǎng)期用于儲(chǔ)能：山地重力儲(chǔ)能，簡(jiǎn)稱(chēng)MGES。與水力發(fā)電類(lèi)似，MGES包括在海拔高度儲(chǔ)存物質(zhì)以產(chǎn)生重力能。當(dāng)儲(chǔ)存的物質(zhì)下落并轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電時(shí)，能量被回收。該團(tuán)隊(duì)在11月6日發(fā)表在《能源》雜志上的一篇論文中描述了它的系統(tǒng)。Hunt解釋說(shuō)：“我們建議建造一個(gè)大的沙礫水庫(kù)，而不是建一座大壩。”MGES的關(guān)鍵在于找到兩個(gè)海拔高度相差1000米的山頂?shù)攸c(diǎn)是理想的。“高差越大，技術(shù)就越便宜，”他說(shuō)。這些地點(diǎn)看起來(lái)很相似，每一個(gè)地點(diǎn)都有一個(gè)類(lèi)似礦山的砂或礫石儲(chǔ)存站和一個(gè)正下方的加油站組成。閥門(mén)將材料釋放到等待的容器中，然后通過(guò)起重機(jī)和電機(jī)電纜將其運(yùn)送到上層現(xiàn)場(chǎng)。在那里，沙子或礫石被儲(chǔ)存了幾周，幾個(gè)月，甚至幾年，直到可以使用為止。當(dāng)物質(zhì)被移回山下時(shí)，儲(chǔ)存的引力能被釋放并轉(zhuǎn)化為電能。該系統(tǒng)非常靈活，Hunt說(shuō)，因?yàn)槟憧梢院苋菀椎馗淖冸娎|的速度，增加負(fù)載，或改變船只的數(shù)量，以滿(mǎn)足不同的能源需求。Hunt說(shuō)，與抽水蓄能水電站和大壩等傳統(tǒng)的長(zhǎng)期蓄水方法相比，MGES的效果更好，因?yàn)樗鼘?duì)環(huán)境的影響很小。而且，成堆的沙子很便宜，比水還便宜。沙子不會(huì)蒸發(fā)，所以你可以繼續(xù)無(wú)限期地使用它。Hunt估計(jì)，通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的年成本將在每兆瓦時(shí)50至100美元之間變化。

相比之下，鋰離子電池的價(jià)格至少高出10倍。他說(shuō)，將物質(zhì)輸送到上層所消耗的能量將被系統(tǒng)產(chǎn)生的引力能抵消。Hunt和他的合著者并不是第一個(gè)提出用重力勢(shì)能作為儲(chǔ)存方案的人。瑞士初創(chuàng)公司Energy Vault開(kāi)發(fā)了一種“電池”，包括通過(guò)33層建筑提升和釋放5000個(gè)混凝土塊；總部位于愛(ài)丁堡的Gravicity公司計(jì)劃降低廢棄礦井的重量；德國(guó)的Heindl Energy公司希望使用水泵提升非常大的巖體。

但到目前為止，還沒(méi)有人建議使用山脈。Hunt說(shuō)，MGES技術(shù)對(duì)于那些儲(chǔ)能需求較小的電網(wǎng)尤其有用。這些典型的微電網(wǎng)使用的功率不到20兆瓦，也就是為7000個(gè)四居室的房子供電所需的能量。這項(xiàng)技術(shù)有可能應(yīng)用于夏威夷的莫洛凱島、加拉帕戈斯島和佛得角等小島或孤立島嶼，這些島嶼的能源供應(yīng)成本很高，而且由于旅游業(yè)的原因，需求往往是季節(jié)性的。“在這些情況下，它可以成為（化石燃料）的一種可行替代品，”他說(shuō)。“這可能是未來(lái)的現(xiàn)實(shí)。” 

原標(biāo)題：研究人員為小電網(wǎng)設(shè)計(jì)廉價(jià)且環(huán)保的山地儲(chǔ)能系統(tǒng)