通过搬砖实现储能，“小李子”投资的这家公司上市了
撰文 | 张书铭
编辑 | 郭郭
→这是《环球零碳》的第141篇原创
环球零碳
碳中和领域的《新青年》
摘要：Energy Vault是一家位于瑞士的全球储能公司，是以混凝土砌块储能塔为基础的重力储能技术的代表，今年2月在纽交所上市。跟抽水蓄能和其他化学储能方式相比，重力储能不需要用水，不消耗锂或钴，不依赖天气，不受地理条件限制。这家公司最近跟上市公司中国天楹有合作项目。
为了储存能量，用100多米高的起重机将数千吨的石块搬到空中，当石块再次下落时，就会释放能量，用来发电。
上过物理课的人都会记得：石头在上面有势能，落下就变成了动能。而动能是可以转化成电能的。
这个想法，是不是有点像来自石器时代的创造性情节？可是就是有公司利用这个疯狂的想法赚了大钱，还把公司弄到纽约证交所上市了。连电影明星莱昂纳多-迪卡普里奥，也就是我们熟悉的“小李子”也入股了这家公司，并加入该公司的战略咨询委员会。
这家位于瑞士的全球储能公司叫Energy Vault。公司曾于2019年获软银愿景风险投资1.1亿美元。2月14日，该公司在纽约证券交易所上市，股票代码为NRGV和NRGV WS，筹集了约2.35亿美元的资金，加上最近宣布的C系列1.07亿美元和Atlas Renewable的5000万美元许可费，为执行其增长战略提供资金。
不仅如此，该公司还与沙特阿美石油公司、金属冶炼公司韩国锌业和矿业巨头必和必拓等公司签署了价值高达8.8亿美元的合作业务。
这个原理让人想起抽水蓄能电站。确实，无论是搬运石块还是抽水蓄能，都属于物理机械储能的一种，但水被重达 35 吨的混凝土块所取代。这种通过搬运石块的储能方式，也被称为重力储能，虽然是一个小众储能技术，但重力储能的综合效率88%-92%，度电成本17美分（而锂离子电池为25-35美分），储能成本只是锂离子电池成本的51%，响应速率不到3秒。
而且跟抽水蓄能和其他化学储能方式相比，不需要用水，不消耗锂或钴，不依赖天气，不受地理条件限制。
图说：Energy Vault通过吊机“搬砖”实现储能
来源：Energy Vault
01
重力储能：如何通过搬砖实现储能
储能技术对于大力发展非化石能源、推动绿色用能模式具有重要意义。
储能涉及领域非常广泛，依据能量的存储方式，大致可分为物理储能、化学储能、电磁储能和储热等。化学储能主要有各种电池类的电化学储能、氢储能等。
重力储能是物理机械储能的一种，作为一个小众的技术，在近5年开始受到资本的关注。
Energy Vault是少数希望利用固体材料实现基于重力的存储技术商业化的初创企业之一。
重力储能发电的基本原理与抽水蓄能技术类似，储能和发电的基本过程为：利用富裕电力提升重物，存储势能；在需要时通过释放重物的势能，经转换带动发电机发电。主要分为活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块储能塔和山地重力储能4种重力储能发电技术。分别以美国加州Gravity Power公司，英国Gravitricity公司，瑞士Energy Vault公司和IIASA研究所为代表。
Energy Vault主要是以混凝土砌块储能塔为基础的重力储能，使用多头起重机，通过将由燃烧残渣、矿山尾矿、废玻璃纤维和混凝土碎片等可用废弃材料制造而成重块堆积到塔中来储存能量，在重块的海拔高度上捕捉势能。当电力需求较高时，起重机将这些块状物降低到地面，电机作为发电机运作，向电网输送电力。
这种技术逐渐开始结合智能控制。在Energy Vault的一个示范项目中，砖块通常以每秒 2.0米的速度移动，但可以通过计算机控制的人工智能加速或减速，以实现更快或更慢的电力输送。一块砖在不到一分钟的时间内行进 100 米，可储存近10千瓦时的电力。
来源：Energy Vault LinkedIn
除了Energy Vault公司，国际多家初创公司也在大力发展重力储能。
例如，英国Gravitricity公司应用了悬浮式重力储能技术。主要提出利用废弃的钻井平台和矿井，用500到5000吨的钻机作为重物，在150到1500米长的钻井中反复升降钻机，储存和释放电能。当电能充足时，钻机被电动绞盘拉到废弃矿井上方，将电能储存为重势能；当需要电力时，通过让钻机下降来驱动发电机发电。Gravitricity公司计划在爱丁堡的利斯港建立一个250千瓦的重力储存试验工厂，以储存当地多余的电能。
来源：Gravitricity 官网
美国加州Gravity Power公司则代表了活塞式重力储能，以抽水式储能装置为基础，利用轴上的重型活塞而不是水体进行储能。当电力充足时，水被泵涡轮机抽出并加压，以提升重物活塞并储存能量，即水体不直接储存能量；当电力产生时，重物活塞下降，其势能被转移到水流中，由泵涡轮机转化为机械能，驱动发电机。由于重物的密度大于水的密度，在相同的高差条件下，可以提高发电水头，增加能量密度；也就是说，与相同势能的抽水蓄能电站相比，活塞式重力储能发电技术可以降低建筑高度，减少对地理条件和水资源的依赖，便于电站的选址和布局。该技术方案保留了抽水蓄能机组的核心设备，抽水发电的水泵水轮机技术成熟，效率高，可能适合于一些小规模、短时蓄能。
来源：Gravitricity 官网
由IIASA研究机构提出的山地重力储能（MGES），利用陡峭山地的地形，通过砾石的势能储存能量。当电力充足时，利用类似于滑雪缆车的电力系统将装满碎石的容器提升到山顶储存；当电力消耗达到高峰时，利用重力将碎石从山顶运回地面，通过释放碎石的势能发电。山地重力储能看似简单易行，但所应用的缆车系统效率不易提高，储能发电系统的整体效益可能并不理想，相关技术方案也有待开发。
02
混凝土砌块重力储能的优势在哪
重力储能发电具备环境友好、布置灵活、安全度高、寿命长、无自放电等显著优势。
Energy Vault的创始人Robert Piconi表示：“现在有一个很大的推动力可让可再生能源得到部署。一些公司正面临着来自政府、投资者和员工的越来越大的要求去碳化的压力。但如果没有储能，依靠可再生能源提供稳定的电力是不可能的。跟化石燃料发电站不同的是，风能和太阳能发电是间歇性的，这意味着如果云层挡住了太阳或者风停了，发电量会下降。”
Piconi表示，为了跟化石燃料竞争，需要使可再生能源具有可预测性，这意味着储存多余的能量并能在需要时进行调度。
锂电池虽然是现在大热的储能手段，但是，锂是一种有限的资源，只存在于世界的某些地方，而且开采它可能会损害环境。
由于这些原因，Piconi说，虽然电池对电动汽车或计算机电子设备来说是很好的，但它们并不是大型公用事业规模贸易的理想选择。
该公司的销售副总裁Omar Aoun说，这种重力存储技术的往返效率约为80%。而且该技术可以在90%的容量下储存四个小时，同时可以扩大规模。就规模而言，这种技术比电池存储技术更具成本效益。
03
与中国企业的合作
中国天楹是A股环保新能源上市公司，于2022年1月30日与Energy Vault签署了《技术许可使用协议》，授权在中国区独家使用许可技术建造和运营重力储能系统设施，总投资达5000万美元。
这个项目在江苏如东沿海经济开发区。该重力储能项目建设规模为100MWh，发电功率为25MW，既适用于电力的调峰调频，也可用于新能源电力的储存与利用。重力储能成套设备制造项目的建设规模则为年生产能力20台套以上，达产后应税销售超30亿元，亩产税收超20万元。随着未来该项目的建成投产，有望成为推动中国天楹业绩快速增长的新引擎。
创始人Piconi相信Energy Vault能够帮助加速能源转型。到目前为止，客户已经签署了相当于2.5千兆瓦时的储能项目。
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参考资料：
[1]https://www.axios.com/leonardo-dicaprio-energy-vault-ec74d55d-e29d-4c7c-8dd4-818c3e87053b.html?utm_content=198972468&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-11534775
[2]https://edition.cnn.com/2022/03/14/energy/energy-vault-renewable-storage-spc-intl/index.html?utm_content=200974105&utm_medium=social&utm_source=linkedin&hss_channel=lcp-11534775
[3]https://jsuese.scu.edu.cn/html/2022/1/202101140.html
[4]http://www.gov.cn/zhengce/2022-03/23/content_5680748.htm
[5]http://www.ce.cn/xwzx/gnsz/gdxw/202202/07/t20220207_37310899.shtml
[6]https://www.cleanthinking.de/energy-vault-resiliency-center-ist-dieser-einfache-energiespeicher-ein-game-changer/
END
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