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超級電池競賽:「重力」也可儲電?

文:葉子
圖:香港電台

科技不斷進步,超級儲電人類生活質素亦得以提升,電池冬天有暖氣;夏天有空調,競賽但這些享受背後,重力對能源的超級儲電需求亦越來越大。傳統化石能源會污染環境,電池環保新能源例如太陽能、競賽風力發電卻要「望天打卦」。重力2021年1月8日,超級儲電整個歐洲曾因電網頻率突然急跌,電池差點陷入大停電。競賽有專家擔心,重力若供應波動的超級儲電太陽能及風能使用量提升,停電危機會再次出現。電池

如何能將環保但供應不穩定的競賽能源,轉化為可持續、可儲存的能源,應付日益上升的需求,一直是科學界致力研究的範疇。根據《巴黎氣候協議》,歐洲在30年內必須將二氧化碳排放量減少80%。要實現這個目標,需要進行大規模改革,包括減少使用汽油,發電廠原料亦要由煤、天然氣及石油,改為使用可再生能源;這些轉變需要依賴大規模儲存能源的配套,其中一樣關鍵工具是電池。

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有企業研究利用巨型電池組,儲存太陽能及風力發電場產生的電力,以維持電網供電穩定。

生產電池需要使用大量能源,以電動車電池組為例,製造每個電池組會產生3.5至4噸二氧化碳。有電池製造商正建造回收系統,希望至2030年,至少有一半原料來自回收電池,目標是生產全球最環保的電池。在環保大趨勢下,近年不少國際大型車廠,都以最低碳足跡生產電動車,亦以同樣原則審視配件供應鏈,並願意投放資金讓初創電池公司作研究。

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歐洲現時有過百萬輛電動車,預計2030年會增至3,000萬輛,屆時對電池需求將會非常龐大。
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不少企業正努力研究環保電池,但如何為大量電池快速充電,仍然有重重難關。

環保電池雖然能儲存能源,但城市難以用超大型電池作長時間儲電。現時最大規模的儲存能量裝置,是抽水蓄能電站,但建造成本高加上會破壞生態系統。要以環保方式維持電網供電穩定,必需發掘創新方案,其中一樣是利用重力。

不同公司正研究將重物升高以儲存能量,有需要時就將重物降低釋放能量,類似的裝置可以放在舊礦井、地面發電塔,高山等。重力儲電除了環保,成本亦低,有力與化石燃料競爭。除了重力儲電,有企業正研究地底儲存能量技術,將壓縮空氣儲存在密封及防水的地下鹽洞。當電力需求增加,鹽洞會釋放壓縮氣體推動渦輪,為電網產生電力。

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有公司研究以巨型磚塊興建高塔儲存能量,透過將磚塊上下移動拉動發電機,可令電力供應更穩定。

荷蘭發明家尼韋根認為,儲能原理並不複雜,他以玄武岩、鋼管、岩棉建造儲能屋,夏天時屋頂的太陽能板產生的電力,會令玄武岩温度升至攝氏450度;冬天時只要以熱泵將空氣經管道輸出,就可以為室內提供暖氣。這項設計技術不高、材料簡單、不易損壞、環保及成本低,有條件擴展成大型儲電裝置,造福社會。

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荷蘭的伯克爾環保村,以玄武岩儲能裝置配合地板下加熱系統,將夏天產生的太陽能留到冬天為居民提供暖氣。

除了以上各種方式,亦有蓄能專家正研究以液體、鐵粉儲電。這場儲能競賽已經展開,如何由概念轉化至應用層面,未來幾年將會是關鍵時刻,希望不久的將來,大家能夠在維持生活質素的同時,亦能保護環境生態。

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氫氣是其中一種可再生能源,冷卻至攝氏零下253度會變成液態,方便運送。
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有企業推廣以鐵作為燃料,指鐵粉可循環使用,潔淨而環保。

〔播出日期:2022年2月2日(三),晚上10:00,港台電視31〕

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex

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