根據(jù)斯坦福大學最近在PNAS Nexus上領(lǐng)導的研究，可以追溯到青銅時代的技術(shù)可能提供一種快速而廉價的解決方案，有助于實現(xiàn)聯(lián)合國到 2050 年凈零排放的氣候目標。
該技術(shù)涉及將吸熱磚組裝在隔熱容器中，它們可以儲存太陽能或風能產(chǎn)生的熱量，以便在工業(yè)生產(chǎn)所需的溫度下使用。然后，當需要時，可以通過空氣通過“耐火磚”堆中的通道釋放熱量，從而使水泥、鋼鐵、玻璃和造紙廠即使在沒有風和陽光的情況下也能使用可再生能源運行。
這些系統(tǒng)是熱能儲存的一種形式，最近已有多家公司開始將其商業(yè)化用于工業(yè)儲熱。磚塊采用的材料與數(shù)千年前原始窯爐和煉鐵爐內(nèi)襯的隔熱磚相同。為了優(yōu)化儲熱效果而非隔熱效果，材料以不同的量組合。
電池可以儲存來自可再生能源的電力，并根據(jù)需要提供電力來產(chǎn)生熱量。“耐火磚儲存和電池儲存的區(qū)別在于，耐火磚儲存的是熱量而不是電能，成本只有電池的十分之一，”首席研究作者、斯坦福大學杜爾可持續(xù)發(fā)展學院和工程學院土木與環(huán)境工程教授馬克·雅各布森說。“材料也簡單得多。它們基本上只是泥土的成分。”
高蓄熱
許多行業(yè)都需要高溫熱量來制造。工廠的溫度至少需要達到 1,300 攝氏度(接近 2,400 華氏度)才能生產(chǎn)水泥，而玻璃、鐵和鋼的生產(chǎn)溫度則需要達到 1,000 攝氏度(約 1,800 華氏度)或更高。根據(jù) Jacobson 和合著者 Daniel Sambor 的計算，如今全球約 17% 的二氧化碳排放量來自燃燒化石燃料為工業(yè)過程提供熱量。利用可再生能源產(chǎn)生工業(yè)熱量幾乎可以消除這些排放。
“通過以最接近最終用途的形式儲存能源，可以減少能源轉(zhuǎn)換效率低下的問題，”土木與環(huán)境工程博士后學者 Sambor 說道。“我們這個領(lǐng)域常說‘如果你想要熱水淋浴，就儲存熱水，如果你想要冷飲，就儲存冰塊’;因此這項研究可以總結(jié)為‘如果你需要工業(yè)用熱，就把它儲存在耐火磚中’。”
大幅節(jié)省
研究人員著手研究在假設的未來，即每個國家都轉(zhuǎn)向使用風能、地熱能、水力發(fā)電和太陽能作為所有能源用途的情況下，使用耐火磚儲存大部分工業(yè)過程熱量的影響。這 149 個國家占全球化石燃料二氧化碳排放量的 99.75%。“我們的研究是第一項以耐火磚作為解決方案的一部分來研究可再生能源大規(guī)模轉(zhuǎn)型的研究，”雅各布森說。“我們發(fā)現(xiàn)耐火磚可以更快、更低成本地過渡到可再生能源，這對每個人的健康、氣候、就業(yè)和能源安全都有幫助。”
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