一种全新的电池替代品正在被开发，用于电网存储

Gravitricity和Energy Vault正在开创一种全新的电池替代品，用于电网存储。

起重机几乎是任何城市天际线中熟悉的固定装置，但在靠近意大利边境的瑞士城市提契诺（Ticino），这个起重机比其他地方的都引人注目：它有六只手臂 -- 这个110米高的“海星”不是用来建造的。这是为了证明可再生能源可以通过装载重物来储存，也可以通过释放它们来调度。

建造这座建筑的瑞士公司Energy Vault已经开始了一项测试项目，该项目将在2021年实现首次商业化部署。其竞争对手之一，是苏格兰的Gravitricity。可以肯定的是，目前世界上几乎所有运行中的储能设施，其总发电量可达174千兆瓦，都依赖重力。抽水蓄能，即将水抽到更高的海拔，然后通过涡轮机回流发电，长期以来一直主导着储能领域。但是抽水需要一些非常特殊的地理位置，两个大的水库在海拔高度有一个垂直的间隔，这个间隔很大，但不会太大。因此，建立新的站点是困难的。

Energy Vault，Gravity Power，和他们的竞争对手寻求使用相同的基本原理，即提升质量，让质量下降，同时制造一个几乎可以安装在任何地方的能量储存设施。同时，他们希望通过提供较低的长期成本和造成较少的环境问题，使电池成为可再生能源储存的新宠。

在执行中，Energy Vault的塔楼不断堆放和拆散35公吨的砖，这些砖排列成同心圆。例如，内环中的砖块可以堆起来储存35兆瓦时的能量。然后系统的六个臂将系统地分解它，降低砖块来建造一个外圈，并在这个过程中释放能量。

这个储存焦耳的Jenga游戏可能很复杂。为了保持恒定的输出，一个块需要加速，而另一个块需要减速。该公司首席执行官兼联合创始人Robert Piconi解释说：“这就是我们使用六只手臂的原因。”

他说，此外，控制系统还必须补偿阵风、起重机在捡起和放下砖块时的偏转、电缆的伸长、摆锤效应等等。

Piconi看到了电池的几个优点。第一优势是环保。Energy Vault的主要支出不是化学反应性强、难以回收的锂离子电池，而是砖块本身，这些砖块可以在现场使用可用的泥土和废料与墨西哥水泥巨头Cemex的一种新聚合物混合制成。

另一个优势，据Piconi说，是较低的运营费用，该公司计算约为一半的电池安装同等存储容量。电池储存设施必须在电池退化时不断更换电池。但Energy Vault的基础设施并非如此。

这家初创公司对自己的数字有足够的信心，声称2021年将开始多个商业设施。Piconi说，Energy Vault在2019年筹集了1.1亿美元，用于在提契诺建造示范装置，并为“多大陆扩建”做准备。

Illustration: GravitricityEnergy Mine:Raising and lowering weights of hundreds of metric tons in a kilometer-deep abandoned mine shaft, as shown in this artist’s rendering, could store and deliver energy quickly.

与Energy Vault的努力相比，Gravitricity的储能方案似乎简单些。Gravitricity公司计划用一个或几个更重的重物在一公里深的废弃矿井上下移动，而不是用一个六臂起重机来回穿梭。

这些巨大的质量，每一个都在500到5000公吨之间，只需要以每秒厘米的速度移动就可以产生兆瓦级的输出。Gravitricity的项目开发经理Chris Yendell解释说，使用单一权重有助于快速、短时间地应用高功率，例如处理电网中的逐秒波动和保持电网频率。他说，多重重量系统更适合储存更多的能量，并能维持更长的时间。

证明second-to-second的反应是一个250千瓦的概念演示器的主要目标，Gravitricity正在苏格兰建造。它50公吨的重量将悬挂在7米高的格子塔上。测试应该在2021年第一季度开始。“我们希望能够在收到信号后不到一秒钟内实现完整的发电量，”Yendell说。

该公司还将在2021年为一个全尺寸的原型开发场地。“我们目前正在与欧洲和南非的矿主联络，当然也对美国感兴趣，”Yendell说。这样一个完整的系统将在2023年上线。

Gravity Power公司和它的竞争对手New Energy Let’s Go公司从现已破产的Heindl Energy公司那里获得了技术，他们也在寻找地下储能，但他们的灵感更多地来自抽水蓄能。他们不是用不同海拔的水库储存能量，而是把水抽到地下，以提升一个非常重的活塞，让活塞下落推动水通过涡轮发电。

“水库是抽水蓄能的致命弱点，”该公司创始人Jim Fiske说。“Gravity Power的全部目的是消除对水库的需求。[我们的工厂]允许我们在3到5英亩（1到2公顷）的平地上提供抽水水力发电和储能能力。”

Fiske估计，一个400兆瓦、储存时间为16小时（即6.4千兆瓦时）的发电厂，其活塞的重量将超过800万公吨。他说，这听起来可能很可笑，但这完全符合当今水泵的提升能力和施工工艺的限制。

虽然这些公司希望这种地下储存场所比电池装置更经济，但它们仍然很昂贵。但是，当关注气候变化的国家意识到危机的严重性时，他们可能愿意为这些储存选择买单。

责任编辑：xj

原文标题：重力储能将在2021年展现其潜力

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