科技企業(yè)正斥巨資投入各類新型能源領(lǐng)域，涵蓋風(fēng)能、太陽能，再到新一代地?zé)崮?、核能，乃至核聚變能源。但這些電力若無法儲存并按需調(diào)配，其實沒多大用處 —— 對于風(fēng)能、太陽能這類間歇性能源而言，情況尤其如此。意大利公司 Energy Dome 提出了一種新穎的解決方案，且近期已與谷歌簽署協(xié)議，將為這家科技巨頭建造多座儲能設(shè)施。

Energy Dome 的電池系統(tǒng)利用二氧化碳(CO?)儲能：當(dāng)電力供應(yīng)充足時，二氧化碳以液態(tài)形式儲存能量;當(dāng)電力供應(yīng)短缺時，液態(tài)二氧化碳被重新轉(zhuǎn)化為氣體，在此過程中驅(qū)動渦輪機，從而釋放能量。

該技術(shù)屬于壓縮空氣儲能技術(shù)的一種。早在 20 世紀(jì) 70 年代末，德國就建成了首座公用事業(yè)級壓縮空氣儲能設(shè)施，這項技術(shù)自此便已存在。Energy Dome 對傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行了創(chuàng)新改造，用二氧化碳取代了普通空氣。盡管二氧化碳因加劇氣候變化問題而廣受詬病，但事實證明，這種溫室氣體在儲能領(lǐng)域卻具備一定優(yōu)勢：它的能量密度高于空氣，且在加壓條件下可于常溫下液化。

以下是 Energy Dome 儲能系統(tǒng)的工作原理：

二氧化碳首先以氣體形式儲存在巨型穹頂中。當(dāng)能源價格低廉且供應(yīng)充足時 —— 即陽光充足、風(fēng)力強勁的時段 —— 這些氣體被泵入壓縮機。在壓縮機內(nèi)，二氧化碳會釋放熱量(這些熱量會被單獨儲存)，并轉(zhuǎn)化為液體，最終儲存在碳鋼儲罐中。當(dāng)太陽落山或風(fēng)力減弱，但人們?nèi)孕栝_空調(diào)或使用 ChatGPT 查詢信息時，蒸發(fā)器會利用之前儲存的熱量，將液態(tài)二氧化碳轉(zhuǎn)化為加壓氣體。這些氣體如同高壓鍋中噴出的蒸汽般高速噴射，驅(qū)動渦輪機運轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。

鋰離子電池是風(fēng)電場和太陽能電站電能儲存的首選方案，但這類電池一次只能持續(xù)放電數(shù)小時。過去幾年，鋰離子電池的最長持續(xù)供電時間僅為 4 小時，即便近期技術(shù)有所突破，也只能將這一時長提升至 8 小時。但即便如此，若出現(xiàn)連續(xù)多日無陽光(導(dǎo)致太陽能發(fā)電中斷)的情況，這一時長仍不足以滿足用電需求。

Energy Dome 的二氧化碳電池被視為一種長時儲能(LDES) 解決方案。長時儲能系統(tǒng)的定義是，能夠以穩(wěn)定功率持續(xù)供電 10 小時及以上的儲能系統(tǒng)。該公司表示，其二氧化碳電池的持續(xù)供電時長可達(dá) 24 小時。此外，由于液態(tài)二氧化碳可在常溫下儲存，相比傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)占用空間更小、能量密度更高(不過其 “穹頂” 本身絕非小巧玲瓏)。該公司創(chuàng)始人保羅?卡瓦利尼(Paolo Cavallini)稱，二氧化碳電池 “使用壽命可達(dá) 30 年，且無任何性能衰減”。

這種技術(shù)方案前景廣闊，但要實現(xiàn)預(yù)期運行效果，可能面臨一些工程層面的挑戰(zhàn)。例如，伯明翰大學(xué)(Birmingham University)能源系統(tǒng)與儲能領(lǐng)域副教授愛德華?巴伯(Edward Barbour)曾在 2022 年向《麻省理工科技評論》(MIT Technology Review)表示，要讓熱交換器在數(shù)十年間持續(xù)正常運轉(zhuǎn)，可能頗具難度。

目前，Energy Dome 在意大利已有一座商業(yè)規(guī)模的工廠投入運營。該工廠由比爾?蓋茨支持的 “突破能源”(Breakthrough Energy)以及歐洲投資銀行共同資助，裝機容量為 20 兆瓦，儲能循環(huán)時長為 10 小時。該公司表示，其供電能力可覆蓋 1.4 萬戶家庭(此處特指意大利家庭，其能耗低于美國家庭)。

谷歌尚未披露與 Energy Dome 合作協(xié)議的財務(wù)細(xì)節(jié)，但這家科技巨頭在一份新聞稿中表示，計劃在多個國家支持此類商業(yè)項目，并認(rèn)為這些項目 “能在 2030 年前為其運營所在地區(qū)的電網(wǎng)開發(fā)新的清潔能源”。

看好二氧化碳電池的并非只有 Energy Dome 一家。美國能源部已向聯(lián)合能源公司(Alliant Energy)提供 3000 萬美元撥款，用于在威斯康星州建設(shè) “哥倫比亞儲能項目”，該項目將授權(quán)使用 Energy Dome 的核心技術(shù)。

未來幾年，全球電力需求將持續(xù)增長。然而，建造新型發(fā)電設(shè)施以滿足需求只是能源解決方案的一部分，儲能則是另一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從目前來看，Energy Dome 已占據(jù)有利地位，有望助力填補全球儲能領(lǐng)域的空白。