本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。化石燃料对气候紧急情况的影响正在推动国际上使用低碳能源。目前，大规模生产低碳能源的最佳选择是风能和太阳能。但是，尽管在过去几年里，它们的性能和成本都有所改善，但一个重要的问题仍然存在：风并不总是刮，太阳也不总是照耀。一个依赖于这些波动的能源的电网很难持续地满足供求关系，因此可再生能源有时会被浪费，因为它在需要的时候没有被生产出来。大规模的电力存储技术是解决这一问题的主要方法之一。当供过于求时，就会产生电能，而当供过于求时，就会释放电能。然而，这种方法的一个问题是它涉及到大量的电力。像电池这样的现有存储技术并不适合这种过程，因为它们的单位能量成本很高。目前，超过99%的大型电力储存是由抽水蓄能大坝处理的，这些大坝通过水泵或涡轮机在两个水库之间输送水来储存或发电。然而，由于地理位置的限制，抽水蓄能电站的建设数量是有限的。一种很有前途的存储方式是抽水蓄能。这项相对较新的技术已经存在了大约10年，目前正在试点工厂进行测试。电转化为热发生在中央电路中，然后储存在冷热箱中。抽水蓄能是利用大型热泵将电能转化为热能。然后，这些热量被储存在隔热罐内的热材料中，如水或砾石。当需要的时候，热能通过热机转化为电能。这些能量转换是通过热力学循环来完成的，这与冰箱、汽车发动机或热电厂运行的物理原理是一样的。已知的技术抽水蓄能有许多优点。转换过程主要依靠传统技术和部件(如热交换器、压缩机、涡轮和发电机)，这些技术和部件已经广泛应用于电力和加工行业。这将缩短设计和建造抽水蓄能的时间，即使是大规模的抽水蓄能。储罐可以装满大量便宜的材料，如砾石、熔盐或水。而且，与电池不同的是，这些材料对环境没有威胁。大型熔盐罐多年来已成功应用于集中式太阳能发电厂，这是一种可再生能源技术，在过去十年中发展迅速。聚光太阳能发电和泵热电力存储共享许多相似之处，但集中太阳能发电厂产生能量储存阳光的热量(然后把它转换成电能),注入热电力储存植物储存电力，可能来自任何来源——太阳能、风能或者核能，等等。易于部署和压缩抽水蓄能电站可以安装在任何地方，无论地理位置。它们还可以很容易地扩展以满足网格的存储需求。其他形式的大容量储能也受到安装地点的限制。例如，抽水蓄能需要山脉和山谷，在那里可以建立大量的水库。压缩空气储能依靠大型地下洞穴。抽水蓄能比抽水蓄能具有更高的能量密度(在一定体积内可以储存更多的能量)。例如，从°C(°F)储存的1公斤水中可以回收10倍以上的电力，相比之下，抽水蓄能电站在米高度储存的1公斤水可以回收10倍以上的电力。这意味着在给定的能量存储量下，需要更少的空间，因此工厂的环境足迹更小。寿命长抽水蓄能的部件通常可以使用几十年。另一方面，电池会随着时间的推移而退化，每隔几年就需要更换——大多数电动汽车电池通常只能保证使用5到8年。然而，尽管有许多因素使得抽水蓄能很适合大规模储存可再生能源，但抽水蓄能也有其不利之处。可能最大的缺点是它的效率相对较低——也就是说，与充电时输入的电量相比，放电时返回的电量是多少。大多数抽水蓄能系统的效率目标是50%-70%，相比之下，锂离子电池的效率是80%-90%，抽水蓄能系统的效率目标是70%-85%。但可以说最重要的是成本:成本越低，社会向低碳未来迈进的速度就越快。尽管在技术成熟并完全商业化之前，这一点还无法确定，但预计抽水蓄能将与其他存储技术相竞争。事实上，一些组织已经有了工作的、真实世界的原型。我们越早测试并开始使用抽水蓄能，我们就能越快地利用抽水蓄能帮助向低碳能源系统过渡。

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