電池技術(shù)--替代能源的救命草

替代能源成敗的關(guān)鍵：電池技術(shù)即便是對替代能源一無所知的人，也肯定知道一件事情：當(dāng)太陽下山或風(fēng)不再刮時，也就沒有能量可以收集。正因如此，可再生能源行業(yè)未來成敗的關(guān)鍵在于，必須依靠能源存儲技術(shù)實現(xiàn)全天24小時不間斷的能源供給。換句話說，我們需要一些巨大而先進的電池。

替代能源存儲技術(shù)在今年早些時候成為媒體關(guān)注的焦點，當(dāng)時，特斯拉CEO伊隆·馬斯克(Elon Musk)推出了Powerwall——這種設(shè)計優(yōu)雅的家用電池可以與家用太陽能電池板配合使用，將白天產(chǎn)生的太陽能存儲起來，以供晚上使用。除此之外，這款產(chǎn)品還可以在電費最低的時段完成儲能。這款鋰電池與特斯拉電動汽車內(nèi)使用的電池相似，有10千瓦時周循環(huán)(3500美元)和7千瓦時日循環(huán)(3000美元)兩種型號可選，足以在晚間用電高峰時期為多數(shù)家庭提供足夠的電力。一代人以前，這種容量的電池組外形可能跟丑陋的車用鉛酸電池類似。特斯拉的壁掛式電池沒有任何液體，在美觀程度上實現(xiàn)了巨大的進步。

值得一提的是，特斯拉正在內(nèi)華達州建設(shè)超級電池工廠，那里甚至有可能成為全世界最大的建筑，里面將有大量的電池。盡管家用電池現(xiàn)在看起來有些昂貴，似乎只是小眾產(chǎn)品，但它很有可能廣泛普及。原因在于，它也很符合公用事業(yè)公司的利益。

公用事業(yè)級電池

對于想要擁抱替代能源的公用事業(yè)公司來說，電池存儲的關(guān)鍵在于平衡電力需求。例如，太陽能在夏威夷取得了成功。然而，白天的太陽能發(fā)電量達到峰值，因此家用發(fā)電設(shè)施會將電流輸送回電網(wǎng)，但夏威夷電力公司卻沒有地方存儲這些電力。正因如此，公用事業(yè)公司也在尋找高達200兆瓦的存儲方案，以便平衡供需矛盾。該公司希望能在2017年部署這樣的方案。

Oncor Electric Delivery擁有德克薩斯州最大的電網(wǎng)，他們計劃花費超過20億美元購買5千兆瓦電池，以便減少新建電廠和輸電設(shè)施的成本。

東京大學(xué)工程學(xué)院的新型電池技術(shù)可以將電池中存儲的電量擴大7倍，使得日產(chǎn)LEAF這樣的電動車能夠?qū)崿F(xiàn)500英里的單次充電續(xù)航。

花旗集團今年1月發(fā)布的報告時顯示，仍然依靠老式的集中發(fā)電設(shè)施，而沒有積極擁抱靈活儲電模式的公用事業(yè)公司必將消亡，部分原因在于電池存儲成本將從2020年的230美元/千瓦時，降低到幾年后的150美元/千瓦時。(這都得感謝特斯拉。)全球電池存儲市場規(guī)模可能在15年內(nèi)達到4000億美元。

新型電池

與此同時，科學(xué)家也在努力開發(fā)效率更高的新型電池技術(shù)。東京大學(xué)工程學(xué)院的研究人員于2014年7月宣布，他們開發(fā)的新型電池比目前的鋰電池密度高出7倍：具體而言，密度可達2570瓦時/千克。他們是如何做到的呢?在氧化鋰晶體結(jié)構(gòu)中加入鈷，便可以在充放電周期中創(chuàng)造氧化物和過氧化物，同時加快充電速度。大概只有化學(xué)系的學(xué)生才能充分理解這一過程，但關(guān)鍵在于，這似乎的確有用，而7倍的密度提升的確可以帶來一場變革(尤其是對受到續(xù)航里程限制的電動汽車而言)。

在北卡羅來納州，Alevo Technologies正在加緊生產(chǎn)一種2千兆瓦的大型電池。它們的尺寸跟集裝箱相仿，可以接入到電網(wǎng)中，協(xié)助電力企業(yè)控制電流。這種GridBank使用了新型電池技術(shù)。他們沒有使用傳統(tǒng)的鋰離子，而是采用了LFP(磷酸鐵鋰)、石墨，以及一種能在電子穿過的過程中減小阻力的無機電解質(zhì)。這種技術(shù)可以降低電池運行過程中的溫度，壽命也比鋰離子電池更長。目前為止，該公司計劃在2016年生產(chǎn)的全部480個GridBank都已經(jīng)預(yù)售一空。