加州理工学院研究人员发表的一篇新论文指出，随着美国越来越多的州加大对风能或太阳能等可再生能源的依赖，长期能源存储可能在确保可靠性和降低电力成本方面发挥重要作用。
在实验室工作的研究生杰基Dowling的Nathan Lewis (b & # x27; 77),乔治·l·阿吉罗斯教授、化学教授Ken Caldeira与在卡内基科学研究所和其他检查储能选项和多个几十年的数据对风能和太阳能的可用性。Dowling和她的合作者认为，目前可用的电池技术对于电网的长期能源存储服务来说过于昂贵，而能够存储数周能量的替代技术;一个月的整个季节甚至数年的能源可能是建立负担得起、可靠的可再生电力系统的关键。
可再生能源需要储存能量，因为风能和太阳能不像化石燃料那样可靠。例如，在美国，风力发电通常在夏季处于最低水平，而此时正是电网因家庭和企业对空调的需求而承受最大压力的时候。
"，一篇关于这项工作的论文的主要作者道林说，这项研究的动机是，几个州的法律已经强制要求到本世纪中叶实现100%无碳电力系统。"在这些法令中，很多州都对风能和太阳能提出了要求。风能和太阳能每天，甚至每年都在变化，但高可靠性是一个可行的电力系统的强制性要求。能源储存可以填补供求之间的差距
道林研究了短时间的存储系统，如锂离子电池，以及长时间的存储方法，如氢存储、压缩空气存储和抽水蓄能水力发电。
看到如何优化使用的存储技术以最低的能源成本,道林建立了一个数学模拟,结合电力需求的历史数据,并每小时四十年的历史气象数据解决整个连续的美国宏观能源模型,当她称之为,表明添加长期存储wind-solar-battery系统降低能源成本。相比之下，单独使用电池存储使得可再生能源更加昂贵。
道林说，与电池有关的额外费用产生的原因是，在整个发电季节中，电池不能以低成本有效地储存足够的能量。这意味着电网将需要许多更昂贵的太阳能电池板或风力涡轮机来弥补，并将导致发电设备在一年中的大部分时间浪费。
道林说，目前可用的电池技术还没有达到季节性存储的成本效益。
"美国夏天风能的大幅下降是有问题的，电池不适合填补这一缺口。因此，如果你只有电池，你就不得不过度建设风能或太阳能的产能，"说。"长期存储有助于避免过度建设发电基础设施，并在人们需要时提供电力，而不是只在大自然提供电力时提供。按照目前的技术成本，将电解水产生的绿色氢储存在地下洞穴中，将为电网长期储存提供一种成本效益高的方法
其他研究人员已经建立了可再生能源模型,但团队# x27;年代数据驱动的方法是第一个将四十年历史的风能和太阳能的变化数据,因此考虑到每年的变化和周期性的罕见的天气事件,影响发电、风能和太阳能等干旱。
"她说:“我们在模型中使用的数据年数越长，我们就越发现迫切需要长期存储，以达到我们对电力系统的预期可靠性。”
道林认为，她的发现可能对那些制定了100%无碳电力法规和风能/太阳能法规的州的政策制定者，以及考虑采用类似法律的其他州有帮助。在未来，她计划扩展她的研究，深入研究特定类型的能量存储，如氢或氧化还原流电池，在可再生能源系统中发挥的作用。她说，例如，某些类型的电池可以有效地充当中期能源存储。
这篇题为“"在可变可再生电力系统中长时间储能的作用”的论文发表在《焦耳》9月号上。合著者是加州理工学院的化学研究生Lewis和Katherine Rinaldi;卡内基科学研究所的泰勒·拉格斯、袁梦瑶和肯·卡尔代拉;加州大学欧文分校的史蒂文·戴维斯;以及卡内基科学研究所和劳伦斯伯克利国家实验室的樊彤。
该研究由加州理工学院的雷斯尼克可持续发展研究所提供支持，道林是该研究所的泽勒-雷斯尼克研究员;戈登和贝蒂·摩尔基金会;来自南加州天然气公司的奖学金;通过盖茨投资有限责任公司给卡内基科学研究所的捐赠。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://www.caltech.edu/about/news/analysis-renewable-energy-points-policy-makers-path-toward-more-affordable-and-reliable-carbon-free-electricity