根據(jù)斯坦福大學(xué)最近在PNAS Nexus上領(lǐng)導(dǎo)的研究，可以追溯到青銅時(shí)代的技術(shù)可能提供一種快速而廉價(jià)的解決方案，有助于實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)到 2050 年凈零排放的氣候目標(biāo)。
該技術(shù)涉及將吸熱磚組裝在隔熱容器中，它們可以儲(chǔ)存太陽(yáng)能或風(fēng)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(dāng)需要時(shí)，可以通過(guò)空氣通過(guò)“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(méi)有風(fēng)和陽(yáng)光的情況下也能使用可再生能源運(yùn)行。
這些系統(tǒng)是熱能儲(chǔ)存的一種形式，最近已有多家公司開(kāi)始將其商業(yè)化用于工業(yè)儲(chǔ)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(chǔ)熱效果而非隔熱效果，材料以不同的量組合。
電池可以儲(chǔ)存來(lái)自可再生能源的電力，并根據(jù)需要提供電力來(lái)產(chǎn)生熱量。“耐火磚儲(chǔ)存和電池儲(chǔ)存的區(qū)別在于，耐火磚儲(chǔ)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(xué)杜爾可持續(xù)發(fā)展學(xué)院和工程學(xué)院土木與環(huán)境工程教授馬克·雅各布森說(shuō)。“材料也簡(jiǎn)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?zé)崃縼?lái)制造。工廠的溫度至少需要達(dá)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(dá)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(jì)算，如今全球約 17% 的二氧化碳排放量來(lái)自燃燒化石燃料為工業(yè)過(guò)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(guò)以最接近最終用途的形式儲(chǔ)存能源，可以減少能源轉(zhuǎn)換效率低下的問(wèn)題，”土木與環(huán)境工程博士后學(xué)者 Sambor 說(shuō)道。“我們這個(gè)領(lǐng)域常說(shuō)‘如果你想要熱水淋浴，就儲(chǔ)存熱水，如果你想要冷飲，就儲(chǔ)存冰塊’;因此這項(xiàng)研究可以總結(jié)為‘如果你需要工業(yè)用熱，就把它儲(chǔ)存在耐火磚中’。”
大幅節(jié)省
研究人員著手研究在假設(shè)的未來(lái)，即每個(gè)國(guó)家都轉(zhuǎn)向使用風(fēng)能、地?zé)崮?、水力發(fā)電和太陽(yáng)能作為所有能源用途的情況下，使用耐火磚儲(chǔ)存大部分工業(yè)過(guò)程熱量的影響。這 149 個(gè)國(guó)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(xiàng)以耐火磚作為解決方案的一部分來(lái)研究可再生能源大規(guī)模轉(zhuǎn)型的研究，”雅各布森說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)耐火磚可以更快、更低成本地過(guò)渡到可再生能源，這對(duì)每個(gè)人的健康、氣候、就業(yè)和能源安全都有幫助。”
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