伯克利实验室在先进材料和成本分析方面的研究工作大大推动了一项被忽视的技术 。一罐冰或热水可以成为一个电池吗？是的! 如果电池是一种储存能量的设备 ， 那么储存热水或冷水为建筑物的供暖或空调系统供电就是一种不同类型的能量储存方式 。该


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技术被称为热能储存 ， 已经存在了很长时间 ， 但一直以来被忽视 。现在 ， 劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的科学家们正在协同努力 ， 将热能储存提升到一个新的水平 。
为了克服传统水基热能储存的一些限制 ， 伯克利实验室的科学家们正在研究开发下一代材料和系统 ， 以作为加热或冷却介质 。他们还在创建一个分析成本的框架 ， 以及一个比较成本节约的工具 。在今年发表的一系列论文中 ， 伯克利实验室的研究人员报告了在这些领域中每一个领域的重要进展 。
伯克利实验室负责能源技术的副主任Ravi Prasher说："使建筑物脱碳是非常具有挑战性的 ， 尤其是供暖方面 。但是 ， 如果以最终用途（即热能）的形式储存能量 ， 而不是以能源供应（即电力）的形式储存能量 ， 那么成本节约可能是非常引人注目的 。现在有了我们开发的框架 ， 我们将能够权衡热能储存与电力储存的成本 ， 例如用锂电池 ， 这在以前是不可能的 。"
在美国 ， 建筑物占总能源消耗的40% 。其中 ， 几乎一半用于热负荷 ， 包括空间加热和冷却 ， 以及水加热和制冷 。换句话说 ， 所有生产的能源中有五分之一用于建筑物的热负荷 。而到2050年 ， 随着天然气的逐步淘汰 ， 供暖越来越多地由电力驱动 ， 热负荷对电网的需求预计将急剧增加 。


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伯克利实验室热能组负责人Sumanjeet Kaur说："如果我们使用热能存储 ， 其中的原材料更丰富 ， 以满足热负荷的需求 ， 这将放松对电化学存储的一些需求 ， 并释放出更多电池资源用于不能使用热能存储的地方 。
随着我们的社会继续电气化 ， 预计对电池储存能源的需求将是巨大的 ， 到2030年 ， 估计每年的电池产量将达到2至10太瓦时（TWh） ， 而现在还不到0.5TWh 。随着锂离子电池在可预见的未来成为主导的存储技术 ， 一个关键的限制因素是原材料的有限可用性 ， 包括锂、钴和镍 ， 这些都是今天锂电池的基本成分 。尽管伯克利实验室正在积极努力解决这一制约因素 ， 但也需要替代形式的能源储存 。
热能储存可以在一系列规模上部署 ， 包括在单个建筑物中--如你的家、办公室或工厂--或在地区或区域一级 。虽然最常见的热能形式是使用大型的热水或冷水箱 ， 但还有其他类型的所谓显热存储 ， 如使用沙子或岩石来存储热能 。然而 ， 这些方法需要大量的空间 ， 这限制了它们对住宅的适用性 。
为了绕过这一限制 ， 科学家们已经开发了高科技材料来储存热能 。例如 ， 相变材料在相间转换时吸收和释放能量 ， 如从液体到固体再到固体 。
【科学探索|伯克利实验室试验中的相变材料热能储存技术可帮助建筑脱碳】