拜登政府的目標(biāo)是在十年內(nèi)將溫室氣體排放量減少一半，將需要更多的太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，以及大量廉價(jià)的能源儲(chǔ)存。風(fēng)能和太陽(yáng)能在一天中會(huì)發(fā)生變化，因此儲(chǔ)能對(duì)于提供持續(xù)的電力流動(dòng)至關(guān)重要。但是今天的電池通常很小，只能存儲(chǔ)幾個(gè)小時(shí)的電量。為了更多地依賴風(fēng)能和太陽(yáng)能，還需要更多的隔夜和長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

雖然電池創(chuàng)新引起了廣泛關(guān)注，但自 1920 年代以來(lái)，一直在使用一種簡(jiǎn)單、經(jīng)過驗(yàn)證的長(zhǎng)期存儲(chǔ)技術(shù)。

它被稱為抽水蓄能。它包括將水從一個(gè)水庫(kù)上山抽到另一個(gè)較高海拔的水庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存，然后在需要電力時(shí)釋放水通過渦輪機(jī)流下山，在流向較低水庫(kù)的途中發(fā)電。

由于擔(dān)心水電對(duì)河流的影響，抽水蓄能在經(jīng)常被忽視。但許多人沒有意識(shí)到，大多數(shù)最好的蓄水場(chǎng)根本不在河流上。

我們?yōu)椴话ê恿鞯拈]環(huán)抽水蓄能系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)潛在站點(diǎn)世界地圖集，并在發(fā)現(xiàn)了 35,000 個(gè)具有良好潛力的配對(duì)站點(diǎn)。雖然我們通過衛(wèi)星定位的這些站點(diǎn)中有許多位于崎嶇的地形，并且可能不適合地質(zhì)、水文、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境或社會(huì)原因，但我們估計(jì)只需要幾百個(gè)站點(diǎn)即可支持 100% 可再生的電力系統(tǒng)。

澳大利亞的 Kidston 抽水蓄能水電項(xiàng)目使用一個(gè)古老的金礦作為水庫(kù)。學(xué)分：Genex Power

為什么風(fēng)能和太陽(yáng)能需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存

為了正常運(yùn)行，電網(wǎng)必須能夠?qū)崟r(shí)匹配輸入的電力供應(yīng)和電力需求，否則它們將面臨短缺或過載的風(fēng)險(xiǎn)。

電網(wǎng)管理者可以使用多種技術(shù)來(lái)與風(fēng)能和太陽(yáng)能等可變資源保持平衡。其中包括通過州際高壓輸電線路在大范圍內(nèi)共享電力、管理需求以及使用儲(chǔ)能。

部署在家庭、發(fā)電站和電動(dòng)汽車中的電池對(duì)于長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)的儲(chǔ)能時(shí)間是首選。他們善于在中午太陽(yáng)在頭頂上方時(shí)管理太陽(yáng)能的興起，并在晚上電力需求達(dá)到峰值時(shí)釋放它。

另一方面，抽水蓄能允許比電池更大、更長(zhǎng)的存儲(chǔ)空間，這在以風(fēng)能和太陽(yáng)能為主的電力系統(tǒng)中至關(guān)重要。隔夜和長(zhǎng)期存儲(chǔ)也更便宜。

來(lái)自科羅拉多州城堡巖附近可能與抽水蓄能配對(duì)的河外水庫(kù)地圖集的示例。信用：安德魯布萊克斯，CC BY

離河抽水蓄能

2021年，有43座在運(yùn)抽水蓄能電站，總發(fā)電量約為22吉瓦，儲(chǔ)能容量為553吉瓦時(shí)。它們占該國(guó)公用事業(yè)規(guī)模存儲(chǔ)的 93%。在全球范圍內(nèi)，抽水蓄能在儲(chǔ)能中的份額甚至更高——約占儲(chǔ)能量的 99%。

抽水蓄能項(xiàng)目可能會(huì)引起爭(zhēng)議，特別是當(dāng)它們涉及河流上的水壩時(shí)，這些水壩會(huì)淹沒土地以創(chuàng)建新的水庫(kù)并可能影響生態(tài)系統(tǒng)。

創(chuàng)建使用成對(duì)的現(xiàn)有湖泊或水庫(kù)而不是河流的閉環(huán)系統(tǒng)將避免對(duì)新水壩的需求。例如，肯塔基州貝爾縣計(jì)劃的一個(gè)項(xiàng)目使用一個(gè)舊煤礦。除了傳輸線之外，幾乎不需要額外的土地。

離河抽水蓄能系統(tǒng)包括一對(duì)相距數(shù)英里、高度差為 200-800 米(約 650-2,600 英尺)并與管道或隧道相連的水庫(kù)。水庫(kù)可以是新的，也可以使用舊礦場(chǎng)或現(xiàn)有的湖泊或水庫(kù)。

在晴天或刮風(fēng)的日子里，水被抽到上層水庫(kù)。晚上，水流回通過渦輪機(jī)以回收儲(chǔ)存的能量。

一對(duì) 250 英畝、海拔 600 米(1,969 英尺)、深度 20 米(65 英尺)的水庫(kù)可以儲(chǔ)存 24 吉瓦時(shí)的能量，這意味著該系統(tǒng)可以提供 1 吉瓦的電力 24 小時(shí)，足夠了對(duì)于一百萬(wàn)人口的城市。

水可以在上下水庫(kù)之間循環(huán)一百年或更長(zhǎng)時(shí)間。蒸發(fā)抑制器——漂浮在水面上以捕獲潮濕空氣的小物體——可以幫助減少水的蒸發(fā)?？傊?，支持 100% 可再生電力系統(tǒng)所需的水量約為每人每天 3 升，相當(dāng)于早上淋浴 20 秒。這是化石燃料發(fā)電站冷卻系統(tǒng)中每人每天蒸發(fā)的水的十分之一。

存儲(chǔ)支持 100% 可再生能源

近年來(lái)，由于沒有太多需求，幾乎沒有建造抽水蓄能，但這種情況正在發(fā)生變化。

2020 年，大約四分之三的新增發(fā)電容量是太陽(yáng)能光伏發(fā)電或風(fēng)能發(fā)電。它們的成本一直在下降，這使得它們?cè)谠S多地區(qū)的建造成本比化石燃料更便宜。

澳大利亞安裝太陽(yáng)能和風(fēng)能的人均速度是的三倍，并且已經(jīng)面臨大容量存儲(chǔ)的需求。它有兩個(gè) 正在建設(shè)中的系統(tǒng)，旨在比世界上所有實(shí)用電池的總和擁有更多的能量存儲(chǔ);另外十幾個(gè)正在認(rèn)真考慮中。沒有一個(gè)涉及河流上的新水壩。年運(yùn)行成本低，工作流體是水而不是電池化學(xué)品。

將電力轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?，然后為車輛和供暖供電，可以消除大多數(shù)人為溫室氣體排放。擁有巨大的離河抽水蓄能潛力來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，隨著風(fēng)能和太陽(yáng)能的發(fā)展，將需要它。