“疯狂”的新型储能技术——用水泥块搭积木

近日，瑞士重力储能公司Energy Vault将通过与一家特殊目的收购公司（SPAC）合并的方式在纽约证券交易所公开上市。这笔交易将为Energy Vault提供约3.88亿美元的SPAC资金，用于建立其能源储存业务，合并后的公司估值约为11亿美元。

对于Energy Vault，国内新能源业界可能并不怎么了解。但这家专攻储能解决方案的公司也曾在国内掀起过一小层波浪。其所研发的一项“疯狂”的创意储能技术，在当时获得了软银旗下“愿景基金”（Vision Fund）高达 1.1 亿美元的“豪赌”式投资。

一、“疯狂”的新型储能技术——用水泥块搭积木

你能想到这样一个像水泥块搭起来的积木塔，可能会为人类未来储存巨量能源吗？

2018年底，瑞士重力储能公司Energy Vault公布了其创意重力储能装置模型，也就是上面这个水泥塔。

它的储能原理非常简单，只用到了初中生的物理知识：重力势能。

在Energy Vault的设计里，这就是个重复的建塔拆塔的过程。

由六台吊塔合一体为中心，在生产的电能盈余的时候，把多余的电能用来驱动吊塔，把重达35吨的混凝土方砖吊起，并垒起120米的高塔；然后电力匮乏时，吊塔把混凝土块放下，在其下落的过程中由重力驱动，吊塔连接的发电机会被带动，从而快速且大量的持续发电。

简单来说，就是通过重力势能和电能电能的相互转化，实现像电池一样的储能功能，帮助不稳定的太阳能光伏和风电更好地并网。而且据称，这项技术的输出功率可以在 2.9 秒内迅速从 0 增加到 100%，从而实现对电网需求的高速响应。

Energy Vault还宣称，一个塔的存储容量可达 80 兆瓦时，并且能够在 8 到 16 小时内连续放电 4 到 8 兆瓦，足够给2000户瑞士家庭供电。

目前Energy Vault已经建造了一个小型的测试塔，可实现 80-85% 的往返效率，以及超过 35 年的使用寿命。并且先后获得了软银的1.1 亿美元投资，以及Prime Movers Lab1 亿美元的投资。

二、储能技术有很多，笨重的“水泥塔”为什么受到关注？

目前，随着新能源的大踏步发展，储能技术纷繁多样，其主要的抽水蓄能和锂电池蓄能方式，从方案到技术都已经十分成熟，那么为什么Energy Vault诞生不久的“水泥塔”储能方案还是受到了投资界的看好呢？这就与目前的储能技术存在的局限性有关了。

传统的储能方式以抽水蓄能为首，它是目前应用规模最广、技术最成熟的能源储存方式。

所谓的抽水蓄能，简而言之是这么一个过程：电网低谷时利用过剩电力将水从低处抽到高的水库里，在电网峰荷时水被释放推动水轮发电机发电。

在这一储能过程中，水是纯天然的免费的“储能介质”，发电的动力更是不要钱的地球引力，因而储能的成本很低，每度电只需十几美分。目前，为了提高太阳能、风能等发电比例，不少地方都兴建起了大量的抽水蓄能电站。

但是，想要在全世界都建设抽水蓄能电站并不现实，因为其对特殊地理条件的依懒性很高，要么有足够多的江河湖泊等水资源，要么就要有足够大的地势落差来修建水库。很多地方是达不到这些条件的。比如中国经济最为发达的平原地区，根本没有几座山可以在山上、山下都兴建水库。

因此，除了传统的抽水储能外，电化学储能方式也越发成为主要的储能方式之一。近些年，马斯克等一众科技明星推广的“高科技”——锂电池储能，凭借能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等优点，在全球的装机占比迅速提高，成为电化学储能中的绝对主力和发展方向。

但是现有的锂电池技术最大的局限在于高成本。目前，其每度电20~30美分的成本，已经下降到了接近原材料价格的地步，但是依然不够低。除非锂电池在未来出现技术上的革命性突破，否则将无法用于对电网级别规模的能源提供长时间储能服务。

而Energy Vault所提出设想的“水泥塔”储能方式，采用的是和抽水蓄能类似的“低技术”原理 、却摆脱了抽水蓄能苛刻的地理条件限制。此外在成本控制上，由于用做重物的混凝土材料大都可以由建筑垃圾、煤灰、泥土等制成，成本相对来说也比较低廉。Energy Vault 宣称，他们技术的成本，连抽水蓄能的 1/3 都不到（每度电只有5美分）。

三、业界质疑声也不少

不过这项看上去非常有前景的技术概念，从诞生之初就饱受争议。业界普遍认为，这个技术远没有设想中那么简单。许多科学家、工程师都提出了自己的质疑，指出了这项技术真正应用时，所可能面临的各种艰巨的挑战。

这些挑战包括但不限于：

1.能量密度是最大瓶颈。120 米高、5000 多块 35 吨重的混凝土砖，输出的功率却和一座同等高度的风力发电机在同一个级别，那未来普及后相当于要为每一台风机都配备一座高塔？

2.环保指数待考究。生产普通的水泥会产生大量的二氧化碳，用二手原材料能避免吗？会不会排放的二氧化碳比提高新能源发电比例省下来的还多？

3.稳定性控制难度太高。几十米长、迎风飘摆的缆绳，需要做到让 5000 块砖，每一块的位置误差都小于几毫米。否则，百米高塔就真的会像小孩子搭的积木一样，说塌就塌。在知名媒体 Quartz 发布的一段 Energy Vault 原型机的视频中，只有 20 米高的塔在被一道道钢箍紧紧绑牢加固后，钢缆的抖动幅度仍然明显，远不止几毫米。而运行的30年年中又难免会遇到强风甚至地震，塔基能够一直保持坚挺竖立吗？

不过，相信大多数对 Energy Vault 提出质疑的人，也都在期待着Energy Vault 意义攻克这些困难，把真正的完整规模的项目建造出来。在世界碳中和愿景下，风电等新能源产业正迎来高速发展的繁荣期，而储能产业作为风电和光伏的配套设施，急需大规模、廉价的高效储能新概念、新技术，以助力新能源发展迈上新的阶段。