机械和热能储存的混合被视为最佳选择，以实现更多的风和太阳能

由凯特吉布森

为了使可再生能源的高度渗透，通过泵送水电储存电力最有效但有争议的是，根据物理学，诺贝尔·诺贝尔奖史蒂文楚。新的机械和热技术的组合可以为我们提供足够的能量储存来实现深度可再生的采用。

楚的分析是斯坦福大学的一部分10博官网10bet bwin全球能量对话系列。他的6月23日的谈话专注于将过度的太阳能和风电量的方法和成本用于当太阳落下时，风落下。楚还从2009年美国复苏和再投资法案中解释了从美国能源部的时间从他的能源部汲取了经验教训。在这里，楚强调了雇用好人的需要，分析真实的数据和战斗官僚主义。

事实证明，最有效的储能机制是将电能转换为机械势能，例如通过泵洒水，楚楚说。

当需要电时，凸起的水通过产生电力的涡轮机释放。100岁的技术今天占据了全球能源储存景观，在中国建设中有数十个新的安装。最近的成本估计显示它与任何其他公用事业尺度储存竞争竞争。

“（泵送）水电的问题是，在许多国家说，众议议需要很长时间，并指出一些环保主义者对水电储存非常多。”然而，越来越明显地实现了增加泵送 - 水力储存，如果我们要增加超过50％的产生电力的风和太阳能。

一位受众成员询问是否小，模块化泵送 - 水电系统可能是一个很好的选择。楚回答：“我是一个小，模块化的忠实粉丝。”他解释说，在世界各地建造的工厂并运输，模块化单位可能更容易批准，而不是我们今天的大型“次休”设施。

较新的能量存储方法

朱镕基说，随着可再生能源的更多能源，我们是斯坦福省物理学部和其医学院分子和细胞生理学部的一位教授。10bet bwin一旦我们获得50％的可再生能源，我们需要比我们的存储更多。2018年至2019年美国的总电力消费量约为4,000特拉瓦（TWH）能源，发电量约为1,200 GW。美国目前只有31 GW的储存能源 - 只有2.5％的电流产生能力。朱镕基解释说，估计有80％的可再生能源（如风和太阳能），如风和太阳能，如风能和太阳能，如风和太阳能，如风险和太阳能。大多数区域美国网格可以在今天几分钟内存在大型电力存储系统上。

弗吉尼亚州的沐浴县泵送存储站被描述为“最大的电池
在世界上。“它可以产生3,000兆瓦，足够电量约200万
房屋，满载八小时。

目前锂离子电池储存的全部成本约为300美元/千瓦时，这比舒适的12小时的泵送 - 水上储存量更高。我们如何以比锂离子电池更具成本效益的方式达到我们需要的存储容量？

楚楚解释说，作为新水坝的替代品，研究人员正在开发创新的机械存储十博网站怎么进入技术。这包括使用在海底罐中的等温压缩和膨胀的空气中使用空气泵送水泵，其中一到两公里。使用具有等温能量转移的空心盐洞穴的压缩空气储能技术也受到严重考虑。

“但是，用电只是为了加热东西怎么样？”问楚。在10到20年内，世界上最好的地点的风和太阳能预计将低至15美元/兆瓦（1.5¢/ kWh）或同等为4.40美元/毫米BTU。楚转到MM BTU（百万BTU），因为这是用于价格天然气的能量单位。4.40美元/毫米BTU，可再生能源将小于世界许多地区天然气的成本。由于它产生过多的熵，将电能直接转化为热力效率低下。然而，机械工程师和物理学家已经意识到，可能存在使用绝热压缩机和扩展器的方法非常有效地 - 例如布雷顿涡轮机 - 以机械地存储和提取热能的方法。因此，热量存储开始看起来像泵送 - 水力储存，因此新技术已被称为布雷顿电池。

布雷顿涡轮机以两种方式用于发电。天然气涡轮机压缩空气，燃烧燃烧室中的燃料，并在气体膨胀阶段提取机械工作。或者，将水加热到高压力和高于超临界点的温度，其中不再区分液体和蒸汽水，用作能量转移流体。在膨胀阶段中提取工作后，通过两个重新构建的两个阶段将冷却的低温蒸汽返回到高温，高压状态。在添加化石燃料热之前，使用能量“恢复器”将蒸汽带到更高的温度。以这种方式，加热热能的平均温度更接近理论最大热效率的理想墨水发动机η=（t_{热的 -}T._寒冷的）/ T._寒冷的， 在哪里T._热的是高温储层的温度和T._寒冷的是废热被排出的温度。

在过去的十年中，工程师已经开始飞行超临界公司的使用₂作为工作涡轮液。一种新的涡轮机设计用于燃烧天然气和氧气的混合物，其中94％的流体的含量是高压超临界CO₂（Allam循环）正在与初创公司，网格和东芝一起在合资企业中试行。

请注意，电力和机械功率之间的转换高达98％至99％的节能。由于这种高转换效率，泵送 - 水力储存的往返效率为75至85％的节能，尽管在移动水中产生了所有摩擦和湍流。类似地，高效的布雷顿涡轮机可用于泵送热储存器之间的热量。在使用两个冷和两个热储存储存器的情况下，可以实现估计的75％的效率。在新的热存储方案中，能量恢复也必须在高温储层中储存热量时最大化整体效率至关重要充电模式并在布莱顿电池的放电模式下提取。虽然公用事业尺度的热存储仍然是未经证实的，但许多公司正在努力将这些想法商业化。

储存过剩，廉价的可再生电力的另一种方法是产生富含能量的化学品的供应。第一个广泛的展开技术可能是通过水的电解产生氢。虽然自十八世纪初以来，氢气通过电化学分裂水的产生是已知的，但重新改善整体能源效率和H的兴趣₂生产率与商业氢生产有竞争力。实际上，所有氢气都是由蒸汽甲烷重整（SMR）产生的，该方法从天然气中提取氢并释放二氧化碳。在通过燃烧或通过燃料电池将氢气转化为能量的同时，没有碳排放，“SMR制造的氢气）根本不干净”，“楚都解释说。在SMR过程中，七千克CO₂生产用于生产一千克H.₂燃烧柴油燃料发布3.15公斤的CO₂/ kg燃料。即使在核算氢气燃料电池的提高效率后，也是₂动力卡车只会减少合作社₂与传统的柴油重型卡车相比，40％。同样，燃烧的天然气产生约0.55千克的CO₂/千瓦时的能量相比0.21千克CO₂/ kWh燃烧一公斤SMR制造的氢气。

使用太阳能从水中生产氢气减少了CO₂排放到近零。如果氢气由捕获CO的生物质生产氢气，仍然更好₂从大气层和多余的公司₂被隔离，燃料可以产生高达20千克的负面排放₂每千克H.₂用于能量。

据楚认为，氢气的广泛使用将需要新的管道分配系统，注意到美国基础设施缺乏运输氢的能力。Chu说，重新施加天然气管道是不可行的，由于氢脆，将导致钢管在高压管道的应力下裂缝。在规模展开时，建立具有纤维增强聚合物材料的新氢水管作为钢管廉价。此外，使用现有的天然气通向途锐将有助于降低氢基础设施的成本。

另一种活跃的科学和技术开发领域是基于化学流动电池的新型公用石化电化学储存的发展。例如，与今天使用的主要钒氧化还原流量相比，化学材料的成本是新的，开发了一种新型硫 - 锂或硫 - 钠流量电池。正如电动汽车的广泛部署一样，电动汽车将需要转移到低成本的材料，而不是钴，镍和锰，大规模部署的流动电池不能使用钒。硫是EV电池和固定式电池最具吸引力的材料。

在DOE学习的经验教训

作为美国能源秘书，楚是在2009年美国恢复和再投资法案中实施的一大部分。创造以刺激经济复苏，以应对巨大的经济衰退，它包括350亿美元用于清洁能源和低碳污染车辆的投资。

楚楚要求在联邦政府中学到的经验教训，“你必须得到真正的善待者，你必须始终争取官僚主义的增长。”联邦计划创造了如此多的文书工作，并附上许多公司的许多报告要求，许多公司的两次思考参加其他有利计划。

成功的恢复法案包括启动ARPA-E和美国电力传输和分配系统的投资。对同步技术的共投资和这些功率测量单元的连接对于建立更强大的传输和分配系统是必不可少的，特别是我们使用更多的风和太阳能。通过其贷款担保计划的可再生能源和先进汽车技术的恢复法案基金投资也取得了成功。虽然母鹿对孤独士和赛克斯的失败贷款进行了严重批评，但它挽救了特斯拉和福特，在刺激着绿色车辆的发展时。此外，当华尔街认为这些项目太冒险时，前五个具有超过100兆瓦的发电能力的大型太阳能农场是融资的。

贷款计划是通过在私营部门的债务和股权投资大大杠杆贷款和股权投资来实现从技术初步展示到大规模部署的有效方法。在近30亿美元的支付贷款中，截至2020年3月的实际和估计损失仅为投资政府资金的2.74％。贷款计划的缺点是它要求贷款收件人在详细的政府审查下，官僚合规性增加了重大成本和不适。楚楚说：“就好像你有没有麻醉的政府结肠镜检查没有麻醉。

据楚据衡量政府计划的成功也很重要。如果它建立了基准，DOE耐候计划可能更加成功，因此它可能会监测该计划在耐候和衡量工作完成后获得的金额和舒适性之前对能源票据和恒温读数的影响。而是倡导者和批评者最终争论了程序的成本效益的估计，这达到了数量级。

“双方使用了大量建模而不是实数，”楚在谈话后在面试中说。“向前发展，重要的是要收集尽可能多的数据并使用对照组来估计能源成本和数据的碳减少效益。”

在全球思考

楚是由Stanford Precourt能源联10bet bwin合董事会采访的采访阿伦马梅尔达尔和莎莉本森。Majumdar问楚国全球社区和美国应该做些什么来解决气候变化。

据楚表示，发达国家的全球合作和领导力很重要。如果美国，中国和欧洲设定了碳的价格，他们可能会在没有惩罚新兴经济体的情况下满足世界上大部分的排放。

如果代替，美国们占据了态度和“一个看起来的”心态，“它回来咬你，”楚说。他补充说，我们在最近几周看到了这一心态的结果，这两周都在不同的人口对处理Covid危机的能力和警察如何处理社会不同部门。

“忽视气候变化风险的后果是通过允许警察继续不平等的待遇来忽视越来越大流行的警告迹象或冒着社会不稳定的警告。我们生活在同一个星球上，就像它一样，我们都在一起，“他在谈话结束后在面试中说。

可以查看楚的滑块这里（PDF）。并非所有幻灯片都显示在他的全球能量对话介绍期间。

下一个全球能量对话会议将于7月7日，并将拥有董事会董事会董事会主席的乍得霍尔迪。全球能量对话是自由的，对所有人开放。注册是必需的。

全球能源对话由斯坦福全球能源论坛提供资金。10bet bwin