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来源:环球零碳
在环保领域,作为造成地球迅速变暖的最主要温室气体,二氧化碳通常不受人们待见。
但与此同时,它也具有有用的特性,当它从气体转化为液体时,可储存来自可再生能源的电力,从液体回到气体,又可以释放能量发电。
这一特性使得二氧化碳有机会成为气候危机的解决方案之工具,来应对可再生能源发电的间歇性和不稳定性。此类储能解决方案对于绿色转型至关重要,连接到这些设施的电池可以在阳光充足或有风时储存电能,然后在天气变化时释放部分储存的电能。
当地时间7月25日,科技巨头Google宣布,与意大利初创公司Energy Dome(能量穹顶)展开长期合作,利用其创新的长时间储能技术将二氧化碳变废为宝,共同部署二氧化碳电池。
这是谷歌首次达成的长时储能商业化交易,标志着其在能源领域迈出的重要一步。具体来看,根据协议,谷歌将投资并合作开展全球多个商业项目,利用Energy Dome的储能系统来储存长达24小时的可再生能源,以实现2030净零目标。
除了商业合作外,谷歌还将对该公司进行直接投资,支持长时储能(LDES)技术发展,展现了谷歌押注长时储能赛道的决心。目前,该投资的具体细节尚未公布。
谷歌在一份关于此次合作的声明中表示:“Energy Dome 凭借其二氧化碳电池引领的长时储能(LDES)技术,其商业化速度有望远超我们投资组合中的其他一些先进清洁能源技术。这意味着我们可以在短期内利用它来帮助电力系统更加灵活可靠地发展,同时配合我们正在开发的其他工具,例如数据中心需求响应。”
Energy Dome 创始人兼首席执行官 Claudio Spadacini 表示:“我们这项业内首创的协议的核心在于,以程序化和战略性的方式大规模部署我们的技术,帮助谷歌实现零碳能源。我们正在证明,凭借合适的技术和合作模式,全天候、经济高效的零碳能源供应是可以实现的。”

来源:谷歌与Energy Dome达成合作
来源:Energy Dome
Energy Dome创立于2019年,其在2020 年 12月获得Third Derivative种子轮投资,并于2021年12 月进行了 1100 万美元的 A轮融资,其风投支持者包括 360 Capital、巴克莱银行、Novum Capital Partners 和 Third Derivative等。
Energy Dome 于 2020 年 2 月开始进行二氧化碳储能电池初始阶段的运行测试,仅用了两年多的时间就从概念发展到了多兆瓦级的全面测试。2022 年6月8日,Energy Dome宣布在意大利撒丁岛成功启动其首个2.5MW/4MWh电网级二氧化碳电池储能设施,这意味着二氧化碳电池已进入商业规模化阶段。
之后,Energy Dome将二氧化碳电池储能的规模推进至20MW/200MWh。2025年7月,Energy Dome 和 Alliant Energy 在美国威斯康星州的 20MW/200MWh 长时储能 (LDES) 项目已获得州监管机构的批准。

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来源:Energy Dome推出全球首个二氧化碳电池
来源:Energy Dome
二氧化碳是少数可以在环境温度下在压力下冷凝和储存为液体的气体之一,因此,正如 Energy Dome所介绍,它是在封闭的热力学过程中经济高效地储存能量的完美流体。它允许高密度能量存储,而无需达到极低的温度。
正是因为这一特性,Energy Dome开发了二氧化碳电池储能系统。该解决方案由一个大型密封设施组成,其中一个大型穹顶用于存储二氧化碳气体。当风能、太阳能等可再生能源产生充足电力时,二氧化碳会被压缩成液体储存起来。
当电网需要更多能源时,液体会被转化回气体,驱动涡轮机产生能量并将其送回电网。谷歌表示,这类似于高压锅释放蒸汽。液体转化回气体后,会被储存在穹顶中,以便根据需要重复该过程。
根据Energy Dome官网介绍,二氧化碳电池转换效率(Round trip efficiency)达75%,虽说不及锂离子电池的90%,但其具有制造成本低、采用现成的设备、不依赖锂等稀有金属、使用寿命长达30年等显著特点。其装有大型柔性气囊的穹顶是一种低成本的组件,只需要一种坚固而柔韧的 PVC 涂层纺织品,这种纺织品已经生产用于沼气厂。

来源:Energy Dome二氧化碳电池充放电过程
来源:Energy Dome
Google认为,新型二氧化碳电池能储存多余的洁净能源电力,并在8到24小时内输送至电网,补足再生能源发电量与用电需求之间的差距。期望透过此次商业合作跟投资,能在2030年前为电网释出更多的洁净能源,更接近「全天候无碳能源」(CFE 24/7)的目标。
实现全天候24小时不间断使用再生能源并非易事。太阳能与风力发电属于间歇性能源,太阳能发电受日照时间限制,风力发电则受风况影响,因此必须搭配储能系统才能稳定供电。
而目前电网规模电池存储的黄金标准为锂离子电池,每次只能存储大约四小时的可用电量。虽然这在紧急情况下能有所帮助,但对于长时间的风能和太阳能中断来说,它并不理想。
相较之下,长时间储能系统如抽水蓄能、液流电池等,能补足短时储能的不足。 Energy Dome推出的二氧化碳储能技术正好填补这一缺口。

来源:二氧化碳电池的特点
来源:Reccessary
当下,谷歌正面临数据中心电力需求激增与碳中和目标的双重压力。据相关数据显示,其数据中心的用电量从2020年的1440万兆瓦时飙升到2024年的3080万兆瓦时,占总用电量的95.8%,用电成本较2014年暴涨7倍。
为实现全天候零碳目标,谷歌虽已布局太阳能、地热能、核聚变能等(预计首批最早到2030年投运),但现阶段的重点仍是搭配储能系统的可再生能源。
谷歌在相关博客文章中提及,Energy Dome的长时储能技术扩展潜力超过现有产品组合中的其他新型储能系统,其引述美国电力研究所的研究指出,长时储能系统能有效整合再生能源,打造更灵活且可靠的电力系统。
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