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为无限能量时代而努力

电力通过电线等配电设施送到家中。当然,如果电力需求增加,则存在无法供电的风险。出于这个原因,还可以利用水电水力发电系统利用水滴将下部水库提升到暂时更高的位置。当电力需求很高时,就会形成一个大坝,将水从高处流到低处。然后,当需求减少时,水再次从低位升高到高位以节省电力需求的能量。

但是,对于两栖水电,必须解决地形限制问题。需要两个水库,这增加了建设成本。但瑞士创业公司Energy Vault开发出一种混凝土电池作为这个问题的替代品。

由Energy Bolt开发的混凝土电池的结构实际上与上述水力发电没有区别。它不同于使用混凝土砌块和起重机而不是水和水坝。混凝土电池用于建造混凝土块而不是水电中使用的水,当电力需求超过一定水平时,堆放的混凝土块通过起重机降低到地面。当块落在地板上时产生的下落能量被用作电力。

混凝土电池的最大优点之一是电源效率。到目前为止,最节能的电池能够通过锂离子电池产生90%的电量。混凝土电池产生将块运输到地面所需的85%的电力。据说它具有与锂离子电池类似的能效。

由能量螺栓演示构建的混凝土电池不能产生大量电力,因为它由一台起重机组成,用于在20米高度处加载和降低混凝土块。但根据EnergyVault的计划,待建的混凝土电池将达到120米高,6个起重机。有了这个设施,可以产生的电量高达每小时20mW。瑞士约有2,000户家庭每天可以提供所需的电力。

混凝土电池的另一个优点是电源成本低。用于发电的锂离子电池成本在每千瓦280至350美元之间,但混凝土电池估计为150美元。一半就足够了。

混凝土比锂离子电池便宜得多,这在建造设施的成本方面是有利的。块状混凝土可以通过回收建筑工程中的材料来节省材料成本。

混凝土电池技术在硬件本身并不新鲜。但软件不同。当混凝土砌块被起重机吊起时,由于风的影响,砌块会发生震动,并且在此过程中,砌块会消耗不必要的动力。能量螺栓侧实施了起重机控制程序,可最大限度地减少风的影响,并使其受到少量风的影响较小。

当然,混凝土电池没有问题。现在电力供应成本很低,但未来锂离子电池的成本预计仅为每千瓦10美元。因此,有必要考虑降低能量螺栓方面的供电成本的方法。

毋庸置疑,电力需求正在上升。出于这个原因,人们越来越关注能量存储和电池充电对于峰值换档的重要性,这会将白天累积的功率转换为高功耗时间。其中一个例子就是特斯拉建造了一个电池厂,即Giga Factory,与Power Wall,一个家用电池和松下一起建造。

近年来,斯坦福大学的研究人员开发出锰氢电池,以充分利用太阳能和风能等可再生能源。

太阳能和风能是存储电力的重要电池。美国能源部的目标是开发至少2,000美元的电池,每小时可存储至少20千瓦的电力,充电和放电超过5000次,寿命超过10年。它的成本约为每千瓦100美元。

问题在于智能手机中使用的锂离子电池很少使用,因为使用的是稀有金属或稀土。如上所述,这也是我们对使用低成本锰的锰氢电池感兴趣的原因。

斯坦福大学的研究人员开发出一种锰氢电池,通过在两极之间循环锰离子和二氧化锰来循环电子。锰氢电池是可以自然充电的二次电池,并且电池溶液使用硫酸锰,其可以廉价地批量生产。据估计,点亮一个100W灯泡12小时的成本只是一分钱。

该研究小组开发了一种锰氢电池,可提供20mWh的电力,大小约7.6cm,并具有可充放电10,000次以上的耐久性。基于该团队开发的技术,该团队希望在实际使用水平上满足储存电力的节能目标。将来,有可能出现具有低成本和长寿命等实用性的锰氢电池。

另一方面,正在尝试提高可再生能源的利用率。去年,在中国上海附近的安徽省,通过在该奖项上安装太阳能电池板,建成了能够发电40mW的水力发电设施,并开始向该地区供电。它是中国光伏企业SunGrow建造的世界上最大的光伏发电设施。

该地区已经在运营20mW设施,印度和中国正在建设100kW级太阳能发电设施。就中国而言,它计划在全国范围内扩大太阳能发电。在已经建在地面上的光伏发电设施的情况下,据说在27平方公里的面积中为850mW。

在光伏太阳能发电的情况下,建设和管理的障碍多于土地,但另一方面,有可能解决在陆地上建设大规模设施的问题,这成为物理障碍。压制经济活动。如果在靠近市区的水域中建造电源,则更容易将电源添加到城市。用太阳能电池板覆盖大面积可以减少水的蒸发。据说外部温度低于陆地温度,这对太阳能电池板的寿命有很好的影响。

当然,太阳能发电能力仍取决于气候和日照量,因此很难说它是一个稳定的电源。可以说它起到补充现有火力和核能发电的作用。为了解决这个问题,必须使用如上所述的锂离子或锰氢电池来收集电力并在必要时向电网供电。这是特斯拉在夏威夷考艾岛上的一个例子,它能够覆盖整个岛屿所需的电力以及太阳能以及存储设施。特斯拉使用55,000块太阳能电池板和272个电源组为整个岛屿供电,该岛屿日夜拥有67,000人口。

地球人口约为75亿,但预计到2100年将超过100亿。完全依赖化石燃料和核能的能源战略可能会受到限制。考虑到这一点,有必要开展可持续能源和保护的研究和努力,例如新能源和可再生能源或混凝土电池。