在環保領域,作為造成地球迅速變暖的最主要溫室氣體,二氧化碳通常不受人們待見。
但與此同時,它也具有有用的特性,當它從氣體轉化為液體時,可儲存來自可再生能源的電力,從液體回到氣體,又可以釋放能量發電。
這一特性使得二氧化碳有機會成為氣候危機的解決方案之工具,來應對可再生能源發電的間歇性和不穩定性。此類儲能解決方案對于綠色轉型至關重要,連接到這些設施的電池可以在陽光充足或有風時儲存電能,然后在天氣變化時釋放部分儲存的電能。
當地時間7月25日,科技巨頭Google宣布,與意大利初創公司Energy Dome(能量穹頂)展開長期合作,利用其創新的長時間儲能技術將二氧化碳變廢為寶,共同部署二氧化碳電池。
這是谷歌首次達成的長時儲能商業化交易,標志著其在能源領域邁出的重要一步。具體來看,根據協議,谷歌將投資并合作開展全球多個商業項目,利用Energy Dome的儲能系統來儲存長達24小時的可再生能源,以實現2030凈零目標。
除了商業合作外,谷歌還將對該公司進行直接投資,支持長時儲能(LDES)技術發展,展現了谷歌押注長時儲能賽道的決心。目前,該投資的具體細節尚未公布。
谷歌在一份關于此次合作的聲明中表示:“Energy Dome 憑借其二氧化碳電池引領的長時儲能(LDES)技術,其商業化速度有望遠超我們投資組合中的其他一些先進清潔能源技術。這意味著我們可以在短期內利用它來幫助電力系統更加靈活可靠地發展,同時配合我們正在開發的其他工具,例如數據中心需求響應。”
Energy Dome 創始人兼首席執行官 Claudio Spadacini 表示:“我們這項業內首創的協議的核心在于,以程序化和戰略性的方式大規模部署我們的技術,幫助谷歌實現零碳能源。我們正在證明,憑借合適的技術和合作模式,全天候、經濟高效的零碳能源供應是可以實現的。”
來源:谷歌與Energy Dome達成合作
來源:Energy Dome
Energy Dome創立于2019年,其在2020 年 12月獲得Third Derivative種子輪投資,并于2021年12 月進行了 1100 萬美元的 A輪融資,其風投支持者包括 360 Capital、巴克萊銀行、Novum Capital Partners 和 Third Derivative等。
Energy Dome 于 2020 年 2 月開始進行二氧化碳儲能電池初始階段的運行測試,僅用了兩年多的時間就從概念發展到了多兆瓦級的全面測試。2022 年6月8日,Energy Dome宣布在意大利撒丁島成功啟動其首個2.5MW/4MWh電網級二氧化碳電池儲能設施,這意味著二氧化碳電池已進入商業規模化階段。
之后,Energy Dome將二氧化碳電池儲能的規模推進至20MW/200MWh。2025年7月,Energy Dome 和 Alliant Energy 在美國威斯康星州的 20MW/200MWh 長時儲能 (LDES) 項目已獲得州監管機構的批準。
來源:Energy Dome推出全球首個二氧化碳電池
來源:Energy Dome
二氧化碳是少數可以在環境溫度下在壓力下冷凝和儲存為液體的氣體之一,因此,正如 Energy Dome所介紹,它是在封閉的熱力學過程中經濟高效地儲存能量的完美流體。它允許高密度能量存儲,而無需達到極低的溫度。
正是因為這一特性,Energy Dome開發了二氧化碳電池儲能系統。該解決方案由一個大型密封設施組成,其中一個大型穹頂用于存儲二氧化碳氣體。當風能、太陽能等可再生能源產生充足電力時,二氧化碳會被壓縮成液體儲存起來。
當電網需要更多能源時,液體會被轉化回氣體,驅動渦輪機產生能量并將其送回電網。谷歌表示,這類似于高壓鍋釋放蒸汽。液體轉化回氣體后,會被儲存在穹頂中,以便根據需要重復該過程。
根據Energy Dome官網介紹,二氧化碳電池轉換效率(Round trip efficiency)達75%,雖說不及鋰離子電池的90%,但其具有制造成本低、采用現成的設備、不依賴鋰等稀有金屬、使用壽命長達30年等顯著特點。其裝有大型柔性氣囊的穹頂是一種低成本的組件,只需要一種堅固而柔韌的 PVC 涂層紡織品,這種紡織品已經生產用于沼氣廠。
來源:Energy Dome二氧化碳電池充放電過程
來源:Energy Dome
Google認為,新型二氧化碳電池能儲存多余的潔凈能源電力,并在8到24小時內輸送至電網,補足再生能源發電量與用電需求之間的差距。期望透過此次商業合作跟投資,能在2030年前為電網釋出更多的潔凈能源,更接近「全天候無碳能源」(CFE 24/7)的目標。
實現全天候24小時不間斷使用再生能源并非易事。太陽能與風力發電屬于間歇性能源,太陽能發電受日照時間限制,風力發電則受風況影響,因此必須搭配儲能系統才能穩定供電。
而目前電網規模電池存儲的黃金標準為鋰離子電池,每次只能存儲大約四小時的可用電量。雖然這在緊急情況下能有所幫助,但對于長時間的風能和太陽能中斷來說,它并不理想。
相較之下,長時間儲能系統如抽水蓄能、液流電池等,能補足短時儲能的不足。 Energy Dome推出的二氧化碳儲能技術正好填補這一缺口。
來源:二氧化碳電池的特點
來源:Reccessary
當下,谷歌正面臨數據中心電力需求激增與碳中和目標的雙重壓力。據相關數據顯示,其數據中心的用電量從2020年的1440萬兆瓦時飆升到2024年的3080萬兆瓦時,占總用電量的95.8%,用電成本較2014年暴漲7倍。
為實現全天候零碳目標,谷歌雖已布局太陽能、地熱能、核聚變能等(預計首批最早到2030年投運),但現階段的重點仍是搭配儲能系統的可再生能源。
谷歌在相關博客文章中提及,Energy Dome的長時儲能技術擴展潛力超過現有產品組合中的其他新型儲能系統,其引述美國電力研究所的研究指出,長時儲能系統能有效整合再生能源,打造更靈活且可靠的電力系統。
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