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根据最近发表在PNAS Nexus上的斯坦福大学领导的研究，一项青铜时代的技术可能提供一种快速且经济有效的方法，以实现到2050年净零排放的联合国气候目标。
这项技术包括使用被称为耐火砖的吸热砖，储存在一个绝缘容器中，以捕获太阳能或风能产生的热量。这些热量随后可以通过砖堆中的通道通过空气释放出来，使水泥、钢铁、玻璃和造纸工厂即使在没有风能和太阳能的情况下也能使用可再生能源。
这种形式的热能储存，有几家公司正开始商业化，使用类似古代窑炉和炼铁炉所用材料制成的砖。为了增强储热能力，这些材料以不同的比例组合在一起。
该研究的主要作者马克·z·雅各布森(Mark Z. Jacobson)是斯坦福大学多尔可持续发展学院和工程学院的土木与环境工程教授，他说，耐火砖储能与电池储能的区别在于耐火砖存储的是热量而不是电力，成本是电池的十分之一。材料也简单得多。它们基本上只是泥土的组成部分。
高温储能
需要高温加热的行业制造水泥需要温度至少达到1300摄氏度(2400华氏度)，玻璃、钢铁生产需要温度至少达到1000摄氏度(1800华氏度)或更高。根据雅各布森和合著者丹尼尔·桑伯的计算，燃烧化石燃料用于工业供热占全球二氧化碳排放量的17%。过渡到可再生热源几乎可以消除这些排放。
土木与环境工程博士后学者桑博尔说，通过以最接近其最终用途的形式储存能量，可以减少能量转换的低效率。“在我们这个领域经常有人说，如果你想洗热水澡，就储存热水，如果你想喝冷饮，就储存冰块；所以这项研究可以总结为，如果你需要工业用的热量，把它储存在耐火砖里。”
节约成本和能源
研究小组评估了149个国家(占全球二氧化碳排放量的99.75%)在未来所有能源需求都由风能、地热、水电和太阳能满足的情况下，将耐火砖用于工业蓄热的潜力。
雅各布森说：“我们的研究是第一个将耐火砖作为解决方案一部分的大规模可再生能源转型的研究。我们发现耐火砖能够更快、更低成本地向可再生能源过渡，这在健康、气候、就业和能源安全方面对每个人都有帮助。”
该研究使用计算机模型比较了2050年两种情景的成本、土地需求、健康影响和排放。一种方案假设耐火砖提供90%的工业热量，而另一种方案假设不使用热能储存，而是依靠电炉、加热器、锅炉和带电池的热泵来储存电力。与不使用耐火砖方案相比，使用耐火砖方案可以在149个国家减少1.27万亿美元的资本成本，同时还可以减少电网能源需求和电池存储容量的需求。
健康和环境效益
加速向清洁能源的过渡也能改善人类健康。此前的研究表明，化石燃料造成的空气污染每年导致数百万人过早死亡。
雅各布森说，我们用电力取代的每一点燃烧燃料都减少了空气污染。而且因为高速转换的资金有限，所以整个系统的成本越低，我们就能越快地实施它。雅各布森一直致力于研究空气污染、气候问题和制定能源计划，他认为耐火砖是一个很有前途的新焦点。
“想象一下，如果我们提出一种昂贵而困难的方法来过渡到可再生电力，几乎没有人愿意接受。但是，”他说，“如果与以前的方法相比，这将节省资金，它将更快地实施。让我兴奋的是，它的影响非常大，而我看到的很多技术，它们的影响都很小。在这里，我可以从多个角度看到低成本的巨大收益，从帮助降低空气污染死亡率，使世界更容易过渡到清洁的可再生能源。”
在149个国家使用耐火砖减少电力和低温储热以及发电机容量的好处超过了使用耐火砖的成本。使用耐火砖将149个国家向WWS过渡的资金成本降低了1.27万亿美元（2.2%），从58.24万亿美元降至56.97万亿美元（以2020年美元计价）。
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（素材来自：Leland Stanford Junior University 全球储能网、新能源网综合） |
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