研究概述了脫碳的五個熱能挑戰

太陽能和風能是解決氣候變化問題的重要組成部分，但是這些可再生技術本身可能永遠無法為許多工業過程(如煉鋼)提供能源。

世界上約90%的能源使用涉及熱量的產生或控制，包括建筑物和食物的冷卻。麻省理工學院和勞倫斯·伯克利國家實驗室在《自然能源》雜志上發表的一篇新論文指出，要維持現代經濟并改善發展中經濟體的生活，同時緩解氣候變化，將需要我們在熱能轉換，存儲和傳輸方式上取得五項重大進展。。

三位合著者之一，斯坦福大學機械學教授之一阿倫·馬朱達爾(Arun Majumdar)表示：“現代可再生技術是當今我們擁有的最便宜的電力，但是太陽能和風能是間歇性的，僅占世界能源的一小部分。”工程。“我們需要增加這個百分比，但我們還必須對熱量進行脫碳，并利用熱量來存儲太陽能和風能中的電能。”

分析強調了迫切需要研究和開發熱技術突破，這有可能將溫室氣體排放量減少至少一千兆噸，約占全球每年與能源相關的溫室氣體排放量的3%。

麻省理工學院機械工程副教授Asegun Henry說：“作為一個物種，我們為改善生活質量而建立的基礎設施正在危害我們自己。” “歷史上有幾次科學家和工程師齊心協力，在很短的時間內取得了令人矚目的成就。這肯定是其中之一。”

熱量儲存

熱工學的一大挑戰是將多余的風能和太陽能作為熱能存儲多天，然后在需要時將其轉換回電能。電力的完全脫碳將使人為的全球溫室氣體排放減少約四分之一。從間歇性可再生能源中獲取70%或更多的電力將需要大量增加電力存儲。擴展最普遍的當前技術，即抽水蓄能，受到地域的限制，并且鋰離子電池太昂貴，無法在幾天內存儲過多的可再生能源。

勞倫斯·伯克利國家實驗室能源技術副實驗室主任拉維·普拉瑟(Ravi Prasher)表示：“熱能存儲的主要優勢在于其潛在的大規模低成本優勢。”

Prasher解釋說：“雖然將電能轉換為熱量相對容易，但熱能存儲的主要挑戰是將熱量轉換為電能時會產生巨大的效率損失。”

研究人員總結說，幾種大規模的儲熱技術仍處于早期開發中，因此必須繼續探索使用其他儲熱材料和機理的競爭技術。

“盡管往返效率可能只有50%到60%，但成本仍可能在每千瓦時不足10美元的范圍內，”也是斯坦福大學Precourt能源研究所聯合主任的馬朱達爾說。