能量儲存:電動汽車很重要,但是我們需要的遠不止與此

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向Sat Apr 03 2021 提供最新信息

讓所有東西都電動化

電話、冰箱和電視都有什麼共通點呢? 它們都是以電力的形式使用能源的。

但有些東西沒有先轉化為電能,而是直接使用石油、天然氣等化石燃料。你認為哪兩樣使用石油或天然氣最多?


為什麼我們想讓(幾乎)所有東西轉化為用電的? 因為乾淨的核反應堆,太陽能電池板和風力渦輪機都可以發電。要使用潔淨的電力,我們需要讓交通運輸和供暖系統使用電而不是石油或者天然氣

將電能轉化成熱能的效果很好,那麼如果我們能生產足夠便宜、清潔的能源,電氣化供暖將會相對容易。

那運輸方面呢?帶電池的電動汽車已經變得可以負擔 ,電動卡車也可能即將可行。這涵蓋啦交通氣體排放量的71%。

運輸排放份額

提高電池性能、使用壽命和成本是轉向為電動化運輸的核心。但是,由於所需電池的重量,以電池為動力的飛機和船舶仍不太可能普遍地實現。

電池與噴氣機燃料相比

你可以在本課程的「進階」版本中了解更多關於這一切背後的電池技術。

儲能能促進太陽能和風能嗎?

儲存能量是一項艱巨的任務,我們很難讓電能電網 被設計成即產即用。想象一下:當有人開燈,某處的電廠必須立即稍微提高它的輸出量

這為我們何時以及如何儲存電能帶來了三個核心挑戰。讓我們逐一看看吧。

第一級存儲:秒到分鐘

加利福利亞州在2002年5月7日的電力需求

跨越幾分鐘和幾秒之間的需求和供應的小幅度波動常常難以預測。 我們可以用各種類型的電池存儲足夠的能量來處理這些小波動 當我們需要每次存儲幾個小時、幾天或幾個月的能源時,更大的問題就出現了......

第二級存儲:小時到天

為什麼我們需要跨小時的存儲

太陽能電池板在白天發電量最多,但家庭用電需求高峰出現在晚上第二級儲存 能幫助我們把中午生產的電源(太陽出現時) 存儲起來,以便留到晚上使用。

我們有很多技術可以用來解決這些問題。以下是一些受歡迎的點子。 (要記住,充電意味著放入能量,而放電意味著釋放能量。)

  • 抽水蓄能: 通過抽水到山上來充電,並將其存儲在水庫中。 通過水的向下流動而轉動渦輪機來放電。
  • 液流電池: 和普通電池一樣,只是是由液體而非簡單的固體材料組成
  • 熱能儲存: 大冰箱。通過用電加熱一種物質並冷卻另一種物質來充電。通過利用温度差使渦輪機旋轉來放電
  • 空氣壓縮: 把空氣擠進一個地下洞裡來發電;通過釋放空氣並讓它轉動渦輪機來放電

抽水蓄能是目前最常用的蓄能方案,但不幸的是,它只適用於有大面積山區的地方[IRENA3,HydroPotential]。 其他現有技術不幸的是太昂貴或者技術不適用於這種能量存儲。 例如, 專家們說電動車中使用的電池價格是15到25倍,太貴了,無法用於第二級電網式儲存

幸運的是,隨著我們進行更多的研究加上能源儲存市場的發展,我們仍有改進的潛力。想要更詳細的儲存技術分析,請查看本課程的「進階」版本。

第三級存儲:週到月

第三級存儲包括為一年 中的其他日子儲存能量,而不是一天中的其他時間。這對於離赤道遠的國家尤其重要,因為它們四季分明

季節性存儲的需要取決於你所在的地方

我們目前針對此沒有規模化或實用的解決方案

我們能否避免第二級和第三級存儲的需求?讓我們來談談核能的利弊,以及它如何幫助我們解決這個問題。

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