風力太陽能發電倚賴天氣 釩電池液體空氣等研究出爐

國際社會減排的一大方向，是要逐步棄用化石燃料，改用如風力發電或太陽能發電等可再生能源，不過此類倚賴天氣的可再生能源穩定性，都遠遠及不上傳統煤氣，成為社會能源轉型的一大難題。不過科學家已經有解決方法藍圖，就是研發可以將電力以化學能方式儲存的電池，電動車中常見的鋰離子電池、液態空氣甚至火山岩等，都是有潛力長期儲存電力的物質，人類有望在本世紀中期，正式迎來可再生能源時代。●香港文匯報記者 林文佑

電力可謂全球最大的供應鏈，不過與實體的商品不同，電力難以儲存供短缺時調用，發電廠必須在無時無刻維持發電量與用電量之間保持嚴格平衡，一旦發電量超出需求，不但會造成浪費，更可能導致電網的電源頻率升高，影響整個電網的穩定，嚴重可造成廣泛停電。不過發電量並非說減就減，尤其是風力發電的風車，以及太陽能發電板，都不能像傳統燃煤或核電廠般輕易減產。

現有鋰電池成本效益較低

以英國為例，當地去年首季風力及太陽能發電佔供電比率升至47%的歷來新高，但未幾全國就因為新冠疫情封城，導致電力需求大減20%。為免電網不穩，英國國家電網只能採取一系列措施來大幅減少發電量，除了降低傳統發電廠產能，還要支付補貼讓風力發電場停產，以及將多餘電力輸送到歐洲。

不過如果電力儲存技術成熟，只要將多餘電力儲起來，就能避免上述問題。英國電力公司Harmony Energy行政總裁卡瓦納指出，疫情下的供電問題，正好反映未來可再生能源所佔比例更高時，電網會發生的情況，社會更需要電力儲存技術，來使太陽能、風力發電廠有效運作。

現時全球逾97%電力儲存都是使用「抽水蓄能」，即用電力將水抽取至位於高處的儲水庫，有需要時就放水推動渦輪機來發電，不過系統需要地理環境配合，亦會佔用水資源。另一種較常見的儲存方式是鋰離子電池，可在任何空間存放，雖然相關成本在過去10年間下跌87%，不過長遠而言成本效益仍然較低，例如英國現有大部分大型鋰離子電池，只能提供約30至90分鐘電力，且有火災風險。

釩電池儲電10小時免起火

科學家為此研發新型電池，美國加州能源委會員在去年1月啟動計劃，徵求供電最少10小時的長期儲能方式，企業Invinity Energy Systems以一種「釩電池」技術成功在招標中勝出。相關技術其實最早在1970年代由美國太空總署（NASA）開始研究，據公司所指，釩電池可儲存約8至10小時可再生能源，加上電池應用以水作為基礎成分的電解液，因此可避免起火問題，電池壽命亦較鋰電池長。不過釩價格本身並不穩定，2018年11月時曾飆升至每公斤127美元（約987港元），約1年後又降至每公斤25美元（約194港元），或對製造成本構成問題。

其他科學家則放眼使用資源更豐富物質，初創企業Ambri在麻省理工的學者協助下，研究使用鈣、銻及熔鹽合成電解液，預計可儲存約6小時電力，成本不高於每千瓦時150美元（約1,166港元）；英國企業Highview Power則研究使用液體空氣，並在英國政府資助1,000萬鎊（約1.08億港元）後，於去年11月取得突破，在曼徹斯特廠房現可每小時供應250兆瓦電力。

西門子研火山岩熱能儲電

全球第二大風力發電廠、德國西門子旗下Siemens Gamesa更「回歸石器時代」，使用約1,000噸來自挪威的火山岩，以熱能儲存130兆瓦時電力，足夠供應3,000戶德國住戶，或約750輛電動車，最長可儲存一周。公司創新項目主任厄茨德姆更提到，相關系統可裝設在即將關閉的化石燃料電廠，此類大規模電力公司在商界已失去投資者，正急切地尋求轉型。

目前民間對長期儲能並非毫無質疑聲音，如在英格蘭北部肯特海岸，一批農地正準備改建成太陽能發電站，大型電池便是電站一部分，不過有居民已豎立「不要太陽能電廠」等標語，以示反對。居民瑪麗·金解釋，他們並非反對可再生能源，而是想使用鋰電池以外的儲存方式，她形容鋰電池風險不低，但儲能空間亦不高，如果有更安全的技術，他們必定欣然接受。