在環(huán)保領(lǐng)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(dāng)它從氣體轉(zhuǎn)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(fā)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(yīng)對可再生能源發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性。此類儲能解決方案對于綠色轉(zhuǎn)型至關(guān)重要,連接到這些設(shè)施的電池可以在陽光充足或有風(fēng)時儲存電能,然后在天氣變化時釋放部分儲存的電能。
當(dāng)?shù)貢r間7月25日,科技巨頭Google宣布,與意大利初創(chuàng)公司Energy Dome(能量穹頂)展開長期合作,利用其創(chuàng)新的長時間儲能技術(shù)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(yè)化交易,標(biāo)志著其在能源領(lǐng)域邁出的重要一步。具體來看,根據(jù)協(xié)議,谷歌將投資并合作開展全球多個商業(yè)項目,利用Energy Dome的儲能系統(tǒng)來儲存長達24小時的可再生能源,以實現(xiàn)2030凈零目標(biāo)。
除了商業(yè)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(shù)發(fā)展,展現(xiàn)了谷歌押注長時儲能賽道的決心。目前,該投資的具體細節(jié)尚未公布。
谷歌在一份關(guān)于此次合作的聲明中表示:“Energy Dome 憑借其二氧化碳電池引領(lǐng)的長時儲能(LDES)技術(shù),其商業(yè)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(shù)。這意味著我們可以在短期內(nèi)利用它來幫助電力系統(tǒng)更加靈活可靠地發(fā)展,同時配合我們正在開發(fā)的其他工具,例如數(shù)據(jù)中心需求響應(yīng)?!?/span>
Energy Dome 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Claudio Spadacini 表示:“我們這項業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的協(xié)議的核心在于,以程序化和戰(zhàn)略性的方式大規(guī)模部署我們的技術(shù),幫助谷歌實現(xiàn)零碳能源。我們正在證明,憑借合適的技術(shù)和合作模式,全天候、經(jīng)濟高效的零碳能源供應(yīng)是可以實現(xiàn)的。”

來源:谷歌與Energy Dome達成合作
來源:Energy Dome
Energy Dome創(chuàng)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(fēng)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(fā)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(wǎng)級二氧化碳電池儲能設(shè)施,這意味著二氧化碳電池已進入商業(yè)規(guī)?;A段。
之后,Energy Dome將二氧化碳電池儲能的規(guī)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(jiān)管機構(gòu)的批準(zhǔn)。

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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(shù)可以在環(huán)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(xué)過程中經(jīng)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(fā)了二氧化碳電池儲能系統(tǒng)。該解決方案由一個大型密封設(shè)施組成,其中一個大型穹頂用于存儲二氧化碳氣體。當(dāng)風(fēng)能、太陽能等可再生能源產(chǎn)生充足電力時,二氧化碳會被壓縮成液體儲存起來。
當(dāng)電網(wǎng)需要更多能源時,液體會被轉(zhuǎn)化回氣體,驅(qū)動渦輪機產(chǎn)生能量并將其送回電網(wǎng)。谷歌表示,這類似于高壓鍋釋放蒸汽。液體轉(zhuǎn)化回氣體后,會被儲存在穹頂中,以便根據(jù)需要重復(fù)該過程。
根據(jù)Energy Dome官網(wǎng)介紹,二氧化碳電池轉(zhuǎn)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(xiàn)成的設(shè)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(jīng)生產(chǎn)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(rèn)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(nèi)輸送至電網(wǎng),補足再生能源發(fā)電量與用電需求之間的差距。期望透過此次商業(yè)合作跟投資,能在2030年前為電網(wǎng)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(biāo)。
實現(xiàn)全天候24小時不間斷使用再生能源并非易事。太陽能與風(fēng)力發(fā)電屬于間歇性能源,太陽能發(fā)電受日照時間限制,風(fēng)力發(fā)電則受風(fēng)況影響,因此必須搭配儲能系統(tǒng)才能穩(wěn)定供電。
而目前電網(wǎng)規(guī)模電池存儲的黃金標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(tǒng)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(shù)正好填補這一缺口。

來源:二氧化碳電池的特點
來源:Reccessary
當(dāng)下,谷歌正面臨數(shù)據(jù)中心電力需求激增與碳中和目標(biāo)的雙重壓力。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,其數(shù)據(jù)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(xiàn)全天候零碳目標(biāo),谷歌雖已布局太陽能、地?zé)崮?、核聚變能等(預(yù)計首批最早到2030年投運),但現(xiàn)階段的重點仍是搭配儲能系統(tǒng)的可再生能源。
谷歌在相關(guān)博客文章中提及,Energy Dome的長時儲能技術(shù)擴展?jié)摿Τ^現(xiàn)有產(chǎn)品組合中的其他新型儲能系統(tǒng),其引述美國電力研究所的研究指出,長時儲能系統(tǒng)能有效整合再生能源,打造更靈活且可靠的電力系統(tǒng)。
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