科技企业正斥巨资投入各类新型能源领域，涵盖风能、太阳能，再到新一代地热能、核能，乃至核聚变能源。但这些电力若无法储存并按需调配，其实没多大用处——对于风能、太阳能这类间歇性能源而言，情况尤其如此。意大利公司Energy Dome提出了一种新颖的解决方案，且近期已与谷歌签署协议，将为这家科技巨头建造多座储能设施。
Energy Dome的电池系统利用二氧化碳(CO₂)储能：当电力供应充足时，二氧化碳以液态形式储存能量;当电力供应短缺时，液态二氧化碳被重新转化为气体，在此过程中驱动涡轮机，从而释放能量。
该技术属于压缩空气储能技术的一种。早在20世纪70年代末，德国就建成了首座公用事业级压缩空气储能设施，这项技术自此便已存在。Energy Dome对传统系统进行了创新改造，用二氧化碳取代了普通空气。尽管二氧化碳因加剧气候变化问题而广受诟病，但事实证明，这种温室气体在储能领域却具备一定优势：它的能量密度高于空气，且在加压条件下可于常温下液化。
以下是Energy Dome储能系统的工作原理：
二氧化碳首先以气体形式储存在巨型穹顶中。当能源价格低廉且供应充足时——即阳光充足、风力强劲的时段——这些气体被泵入压缩机。在压缩机内，二氧化碳会释放热量(这些热量会被单独储存)，并转化为液体，最终储存在碳钢储罐中。当太阳落山或风力减弱，但人们仍需开空调或使用ChatGPT查询信息时，蒸发器会利用之前储存的热量，将液态二氧化碳转化为加压气体。这些气体如同高压锅中喷出的蒸汽般高速喷射，驱动涡轮机运转，进而产生电能。
锂离子电池是风电场和太阳能电站电能储存的首选方案，但这类电池一次只能持续放电数小时。过去几年，锂离子电池的最长持续供电时间仅为4小时，即便近期技术有所突破，也只能将这一时长提升至8小时。但即便如此，若出现连续多日无阳光(导致太阳能发电中断)的情况，这一时长仍不足以满足用电需求。
Energy Dome的二氧化碳电池被视为一种长时储能(LDES)解决方案。长时储能系统的定义是，能够以稳定功率持续供电10小时及以上的储能系统。该公司表示，其二氧化碳电池的持续供电时长可达24小时。此外，由于液态二氧化碳可在常温下储存，相比传统压缩空气储能系统，该电池系统占用空间更小、能量密度更高(不过其“穹顶”本身绝非小巧玲珑)。该公司创始人保罗・卡瓦利尼(Paolo Cavallini)称，二氧化碳电池“使用寿命可达30年，且无任何性能衰减”。
这种技术方案前景广阔，但要实现预期运行效果，可能面临一些工程层面的挑战。例如，伯明翰大学(Birmingham University)能源系统与储能领域副教授爱德华・巴伯(Edward Barbour)曾在2022年向《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)表示，要让热交换器在数十年间持续正常运转，可能颇具难度。
目前，Energy Dome在意大利已有一座商业规模的工厂投入运营。该工厂由比尔・盖茨支持的“突破能源”(Breakthrough Energy)以及欧洲投资银行共同资助，装机容量为20兆瓦，储能循环时长为10小时。该公司表示，其供电能力可覆盖1.4万户家庭(此处特指意大利家庭，其能耗低于美国家庭)。
谷歌尚未披露与Energy Dome合作协议的财务细节，但这家科技巨头在一份新闻稿中表示，计划在多个国家支持此类商业项目，并认为这些项目“能在2030年前为其运营所在地区的电网开发新的清洁能源”。
看好二氧化碳电池的并非只有Energy Dome一家。美国能源部已向联合能源公司(Alliant Energy)提供3000万美元拨款，用于在威斯康星州建设“哥伦比亚储能项目”，该项目将授权使用Energy Dome的核心技术。
未来几年，全球电力需求将持续增长。然而，建造新型发电设施以满足需求只是能源解决方案的一部分，储能则是另一关键环节。从目前来看，Energy Dome已占据有利地位，有望助力填补全球储能领域的空白。
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