太陽能和風(fēng)能是解決氣候變化問題的重要組成部分，但是這些可再生技術(shù)本身可能永遠(yuǎn)無法為許多工業(yè)過程(如煉鋼)提供能源。

世界上約90%的能源使用涉及熱量的產(chǎn)生或控制，包括建筑物和食物的冷卻。麻省理工學(xué)院和勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室在《自然能源》雜志上發(fā)表的一篇新論文指出，要維持現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)并改善發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的生活，同時(shí)緩解氣候變化，將需要我們?cè)跓崮苻D(zhuǎn)換，存儲(chǔ)和傳輸方式上取得五項(xiàng)重大進(jìn)展。。

三位合著者之一，斯坦福大學(xué)機(jī)械學(xué)教授之一阿倫·馬朱達(dá)爾(Arun Majumdar)表示：“現(xiàn)代可再生技術(shù)是當(dāng)今我們擁有的最便宜的電力，但是太陽能和風(fēng)能是間歇性的，僅占世界能源的一小部分。”工程。“我們需要增加這個(gè)百分比，但我們還必須對(duì)熱量進(jìn)行脫碳，并利用熱量來存儲(chǔ)太陽能和風(fēng)能中的電能。”

分析強(qiáng)調(diào)了迫切需要研究和開發(fā)熱技術(shù)突破，這有可能將溫室氣體排放量減少至少一千兆噸，約占全球每年與能源相關(guān)的溫室氣體排放量的3%。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程副教授Asegun Henry說：“作為一個(gè)物種，我們?yōu)楦纳粕钯|(zhì)量而建立的基礎(chǔ)設(shè)施正在危害我們自己。” “歷史上有幾次科學(xué)家和工程師齊心協(xié)力，在很短的時(shí)間內(nèi)取得了令人矚目的成就。這肯定是其中之一。”

熱量儲(chǔ)存

熱工學(xué)的一大挑戰(zhàn)是將多余的風(fēng)能和太陽能作為熱能存儲(chǔ)多天，然后在需要時(shí)將其轉(zhuǎn)換回電能。電力的完全脫碳將使人為的全球溫室氣體排放減少約四分之一。從間歇性可再生能源中獲取70%或更多的電力將需要大量增加電力存儲(chǔ)。擴(kuò)展最普遍的當(dāng)前技術(shù)，即抽水蓄能，受到地域的限制，并且鋰離子電池太昂貴，無法在幾天內(nèi)存儲(chǔ)過多的可再生能源。

勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室能源技術(shù)副實(shí)驗(yàn)室主任拉維·普拉瑟(Ravi Prasher)表示：“熱能存儲(chǔ)的主要優(yōu)勢(shì)在于其潛在的大規(guī)模低成本優(yōu)勢(shì)。”

Prasher解釋說：“雖然將電能轉(zhuǎn)換為熱量相對(duì)容易，但熱能存儲(chǔ)的主要挑戰(zhàn)是將熱量轉(zhuǎn)換為電能時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的效率損失。”

研究人員總結(jié)說，幾種大規(guī)模的儲(chǔ)熱技術(shù)仍處于早期開發(fā)中，因此必須繼續(xù)探索使用其他儲(chǔ)熱材料和機(jī)理的競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)。

“盡管往返效率可能只有50%到60%，但成本仍可能在每千瓦時(shí)不足10美元的范圍內(nèi)，”也是斯坦福大學(xué)Precourt能源研究所聯(lián)合主任的馬朱達(dá)爾說。