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气候变迁

存储未来能源的瑞士解决之道

全球面临的挑战并非只是利用可再生能源提高发电能力,将能源进行存储也是亟待解决的问题。凭借在阿尔卑斯山的水力发电站及各个创新项目,瑞士正在竭力寻求高效蓄能并保障电力持久供应的方案。

此内容发布于 2022年03月18日 - 09:00

如今,全球总发电量中约30%源自太阳能、风能、水能及其他可持续能源;本世纪初,这一比例占20%左右。国际能源署(International Energy Agency)预测,到2050年,几乎90%的电力将由绿色清洁能源提供。

瑞士的大部分电力(75%)源自可再生能源,尤其是通过水力发电站进行发电。近几年来,光伏发电也呈现强劲增势,风力发电增长幅度较小。光伏电池板在全国各地如雨后春笋般不断涌现,甚至在最令人难以想象的地方安家落户,也有人提议在高速公路上架设太阳能电池板进行发电。

然而,太阳能与风能均属于不稳定性能源,产出的电量可能供大于求,尤其在夏季更是如此。能源转型的主要挑战之一,是开发存储盈余电量并在能源短缺时将其释放的蓄能系统。

抽水蓄能电站因此成为最有效并且最经济的一项解决方案。这类设施能够在能源盈余时将水泵到山峰盆地进行存储,在能源短缺时让水流回山谷盆地用于发电。

瑞士有上百个利用水力进行发电的盆地,其中约15个设有抽水系统。与奥地利、德国和意大利等其他阿尔卑斯山国家相比,瑞士水力发电站的蓄水池容量通常更大,因此能够长时间运行,瑞士电力公司协会(AES)指出。

跻身欧洲发电功率最大电站之列的一家新型抽水蓄能电站刚刚在瓦莱州(Valais)投入运营,该电站有助于弥补太阳能与风能供电波动带来的不足。

随着阿尔卑斯山区冰川逐渐消融,瑞士可以利用融水在山区筹建新的水坝与人工湖泊。这在巩固瑞士作为欧洲电力电池地位的同时,也将增加阿尔卑斯山脉的蓄能能力。

瑞士初创企业Energy Vault(中文译名:能源库)采用抽水蓄能电站的相同原理,但使用的不是水,而是水泥块。当绿色能源发电出现盈余时,这些“水泥砖”被叠摞吊起搭成120米的巨型高塔。随后,使用吊车将巨型水泥块向下方输送,在其“坠落”过程中利用重力作用进行发电。提挈诺州(Ticino)筹建的样板蓄能塔以及下面的介绍已经引起国外企业的极大关注。

盈余电力也可以被转化为液态或气态能源,所谓的“储能与电力多元转换”(power-to-x)技术使之成为可能,例如,太阳能或风力发电站利用产出的电力来生产氢气,随后再将其转化为甲烷,这两种元素均可以长期存储并作为燃料使用。

瑞士意欲采用绿色氢气取代化石燃料,为实现净零排放移动出行开辟道路。全球首个氢动力商业卡车车队于2020年投入运行。

在未来,我们也需要高效经济的能源来应对能源短缺的情况,快速并尽可能减少对环境产生的负荷。瑞士参与了欧洲“电池2030+”(Battery 2030+)研究计划,该计划旨在提高传统锂离子电池的寿命和能量密度,从而减少稀有金属的使用。

瑞士联邦材料科技实验室(Empa)专家Corsin Battaglia对瑞士的作用作出了评价:“无论是材料、电池与组件集成、电子、电池管理系统、回收,还是移动或固定存储,瑞士都有众多企业活跃在电池领域,甚至是世界领先者。”

(译自意大利语:薛伟中)

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