在我们不断努力减少全球变暖和气候变化的过程中,我们将风能、海洋和太阳能视为可能的解决方案,但它们在减少碳足迹方面并没有许多人希望我们相信的那么成功。电池技术的新进展是否提供了“缺失的部分”?
利用大自然为我们提供能量的方式面临着两个绊脚石。
首先,大自然并不那么可靠。不是一直都是晴天,也不是一直刮风。
当谈到风力涡轮机时,这一直备受争议。许多风电场应该是
发电实际上长时间处于闲置状态。当它们不运动时,它们实际上是由于制动系统而消耗的动力,该制动系统需要保持叶片非常缓慢地移动以避免损坏它们的轴承。
这一切都引起了愤怒,因为纳税人的补贴没有产生效果,当地居民经常觉得他们的生活被打乱了政府资助可疑项目。
其次,当自然资源不存在时,我们需要大量的能源。正是在太阳下山的时候,我们需要更多的光和热,但太阳能电池板无法提供。
由于可再生能源是不可预测的来源,它们也有阴暗面。备用电源,传统发电站,需要随时准备好……
关于我们的电力中有多少来自可再生能源,有许多积极的头条新闻。2017 年,英国宣布仅使用可再生能源发电一整天.
但即使这样也不是看起来的那样。煤炭、核能和燃气轮机发电站需要数小时甚至数天的时间才能“加速”或“减速”。这些术语指的是它们从产生一定量的功率到更高或更低输出的速度。
这个过程很慢,而风能和太阳能资源的变化可能很快。为了成为安全的后盾,传统发电站需要等待,准备好在风停或乌云密布时介入。
在行业中,这种状态被称为“循环”。他们仍在以或接近正常速度燃烧煤炭和天然气,仍在污染环境,仍在发电,只是我们没有使用!
因此,尽管政客们一直热衷于强调我们采购了多少可再生能源,但他们对它对污染的真正影响却保持沉默,因为它实际上并没有取代它。他们经常会谈论“潜在”或“可能”而不是实际的事情。
一段时间以来,这一直是部分解决方案。然而,它已经倒退了。电池不会永远持续下去,即使它们未被使用或保持在完美的充电状态。它们的内部组件随着时间的推移逐渐退化,需要经常更换。
电池的生产和处置,甚至回收,都会对环境产生影响。有人质疑,如果考虑到这一点,它们的使用是否真的有助于我们减少碳足迹。
2017 年 5 月的瑞典详细研究得出的结论是“目前可用的数据通常不够透明,无法得出详细的结论”,本报告仅试图调查基本的电池生产。
电池的第二个黑点是它们体积庞大,因此需要大的存储空间,它们本身必须保持干燥,并根据需要加热或冷却。换句话说,能量存储本身需要能量!
第三个障碍是它们效率不高——它们在充电和放电过程中浪费了大量自己的能量,其中大部分最终变成了热量。
所有这些因素都意味着在电池中存储自然能源还没有提供有保证的绿色解决方案。
2015 年,以电动汽车闻名的特斯拉宣布他们找到了答案。埃隆·马斯克(Elon Musk)说,几十年来许多人在幕后都知道,“现有电池的问题是它们很烂!” 他声称,特斯拉有一个没有。
特斯拉的答案是他们的PowerWall,于 2016 年底首次发布。纤细的线条和时髦的现代设计,它回答了第一个问题,即在哪里放置像电池这样丑陋的东西。好吧,当然可以自豪地将它们挂在您的墙上!
2017 年 10 月,PowerWall 2 面市。利用锂离子电池技术的进一步发展,特斯拉声称其 PowerWall 2 将持续至少 10 年(或更准确地说是 3,200 次循环——完全放电和充电)。这意味着生产和处置对环境的影响更小,特别是与难以达到 300 次深循环的其他电池类型(例如铅酸)相比。
这些新一代装置还通过热量或其他将化学成分转化为电流的过程浪费更少的能量。与所有电池一样,效率会随着使用时间和使用时间而下降,但特斯拉声称 PowerWall 在 10 年后仍能保持 70% 的效率,这在便携式电源领域令人印象深刻。
埃隆马斯克将特斯拉的 PowerWall 描述为“缺失的部分”,它将让可再生能源开始变得有意义,并在发电方面真正开始有意义地减少我们的碳足迹。
作为一个有产品要销售的人,他不会说其他话,但我们可能还没有完全做到这一点,尽管 PowerWall 2 代表了朝着这个方向迈出的一大步。Solar Estimate调查了特斯拉的最新产品并发现,完整产品和太阳能电池板的总价为 7,500 美元,如果美国家庭目前每千瓦时支付超过 0.139 美元,他们只会在 10 年保修期内过得更好……而且有很多人不这样做吨。
当投资回收期如此之长时,这也是许多他们根本无法承受的前期成本。
需要施加一些政治力量(例如对煤炭和天然气发电或消费征收更高的税收或对 Powerwalls 的补贴)来倾斜这种平衡,但没有特别迹象表明这种意愿存在。
或者,Powerwalls 的价格标签需要降低,这可能是最有可能的结果,因为它已经有了这么多新技术。
Solar Estimate 指出,在 2015 年底发布 PowerWall 1 和 2016 年 10 月发布 PowerWall 2 之间,特斯拉设法将一些关键性能因素(例如电力存储能力)提高了一倍。
这一点,以及全球对提高电动汽车能力的关注,意味着乐观地说,我们距离对大多数人来说具有经济意义的 PowerWall 可能只有一小步之遥。
有很多理由支持这种乐观。驱动力可能来自其他市场,例如欧洲,传统来源的能源价格已经在上涨。2017 年 8 月,宜家宣布将开始零售其 Powerwall 版本他们并不孤单。
日产、LG 和梅赛德斯等大牌只是少数跨国公司渴望分一杯羹,推动竞争以改善产品并通过大规模生产压低价格。
特斯拉及其竞争对手所取得的巨大进步实际上可能会阻碍市场。消费者可能会想——当更好、更便宜的 Powerwall 4 可能指日可待时,为什么要对 Powerwall 3 进行重大投资?
也可能存在一些政治阻力,因为如果数百万人开始脱离电网,传统发电领域将不可避免地失去大量工作。
Also lurking are some uncomfortable questions lingering in the background about the entire ‘cradle to grave’ costs and environmental impacts that these units have. These have been mainly resolved for electric cars when we look at their entire lifetimes, although not all are completely won over.
It takes more energy to build an electric car than one which runs on gasoline, but over the entire lifespan the battery powered auto is the greener by up to 50% according to LikeTesla. They estimate the difference is 160,000 pounds of greenhouse gases that are created by a gasoline powered car from production to disposal compared to 82,000 pounds for electric. Their critics say they would say that because they ‘Like Tesla’ and that the full analysis is much more complex.
同样的争议可能正在等待 Powerwall 风格的技术。锂离子电池是 Powerwall 中的化学物质,制造和回收都需要消耗大量能源。
尽管存在这些障碍,但媒体仍然坚定地站在一边,因此我们转向脱离电网可能不仅迫在眉睫,而且不可避免。