軟銀1.1億美元豪賭新技術用混凝土塊搭積木來儲能
軟銀旗下規模達千億美元的“願景基金”（Vision Fund）宣布，向新型儲能技術公司Energy Vault投資1.1億美元，標誌著這家公司獨一無二的新型儲能技術獲得了軟銀的認可。
文/靖海
來源：DeepTech深科技
不同於任何一種傳統儲能技術，這家瑞士/美國的創業公司，使用的是一種有點“瘋狂”的新概念—— 用混凝土塊來搭積木。在他們的設計中，共有6座塔式起重機，也就是塔吊，把數千塊每個重達35噸的混凝土塊，上上下下地吊來吊去。電力多餘時，他們會把混凝土塊吊到最高120米的高度，將電能轉化混凝土塊的重力勢能；而電力短缺的時候，再把混凝土塊從高處放到低處，通過發電機把下落時釋放的重力勢能轉化為電能，從而實現像電池一樣的儲能功能，幫助不穩定的太陽能光伏和風電更好地並網。Energy Vault宣稱，這項技術的輸出功率可以在2.9秒內迅速從0增加到100%，從而實現對電網需求的高速響應，而且循環效率可以高達90%，是極具前景的儲能技術。
圖|Energy Vault的水泥塔儲能概念（來源：Energy Vault）
儲能的各種技術很多，使用鋰電池進行儲能也相對比較成熟了，那麼，孫正義的軟銀為什麼要投資這麼一個“低技術含量”的新技術呢？這次投資又有什麼重要的意義？就讓我們從可再生能源的特點出發，給您從頭說起。
迫在眉睫的儲能挑戰
全球氣候變暖引發的經濟衰退和自然災害，正在引起越來越多的人關注。今年夏天，難忍的熱浪席捲了北半球大部分地區，而未來，強颱風、山火等極端天候也將越來越頻繁。有人預測，到本世紀末，由於氣候變化而導致的世界經濟衰退將超過23%。研究顯示，如果維持現有的排放情況不變，到本世紀末，地球的溫度將升高到災難性的5℃。《巴黎協定》要求，必須在本世紀將全球氣溫升高控制在2℃以內。
為了實現這個目標，大幅提高可再生能源的發電比例是重中之重。美國加州宣布，要在2045年實現全部電力由清潔能源提供。而根據中國能源發展“十三五”規劃，到2020年，我國非化石能源佔能源消費比例也要達到15%。
然而，大幅提高的新能源發電比例，給電網帶來了前所未有的挑戰。
與燃煤、燃氣、核電、水電機組相比，太陽能、風能等可再生能源的發電基本是“靠天吃飯”——有光、有風才能發電。而電網最重要的事情，就是穩定可控，什麼時候要你發多少電，你就得發多少，多一點少一點都不行。
去年，麻省理工學院教授Donald Sadoway在出席由Deeptech主辦的“全球新興科技峰會”時，曾向現場的幾千名觀眾介紹道，電網是全世界最大的物流系統，而且這個系統沒有倉庫。任何一個時刻，只要發貨（發電）量和收貨（用電）量有一點不匹配，就會導致整個系統至少局部出現崩潰（停電）。因此，能把能源儲存起來的技術，也就是儲能技術，就像物流系統中的倉庫一樣至關重要。在發電量多的時候儲電，發電量少的時候放電。用儲能作為發電和用電之間的緩衝，才能從根本上提高可再生能源的發電比例。
儲能對於電網來說有多重要？我們舉一個剛剛發生的例子。
這些年，通過不斷的努力，英國終於在兩個月前實現了清潔能源發電比例超過化石能源，這可是工業革命以來的頭一遭，是個了不起的成績。然而，過了沒多久，就在8月9日，英格蘭和威爾士突然爆發了一起罕見的大停電事故，共有100萬人受到了影響。而事故的原因，有分析認為與該地區的電網里風電的比例太高有關。當日下午，某燃氣發電機組出現故障之後，本該“挺身而出”的海上風電非但沒有增加發電量，反而大幅降低了自己的發電量，導致了大規模停電事故的發生。
圖|BBC報導的停電中的英國，大家只能摸黑前進（來源：BBC）
最後，一類叫做“ 抽水蓄能 ”的電站緊急提高發電量，才迅速彌補了燃氣電站和風電場發電量的不足，避免停電進一步擴大，並讓電網在1.5小時後恢復了正常。
而這個“抽水蓄能”電站，就是目前應用規模最廣、技術最成熟的能源儲存系統。沒錯，應用規模最大的儲能技術，並不是馬斯克等一眾科技明星推廣的“高科技”的鋰電池，而是這種相對來說更“低科技”的概念。
所謂的抽水蓄能，簡而言之是這麼一個過程：
一個抽水蓄能電站由兩個在海拔高度上有差異的水池、水庫、湖泊組成。它們之間有水道和水輪/發電機械連接。電力負荷低谷時，下面水庫的水會被抽到上面水庫裡去，而用電高峰時，再把上面的水放到下面，利用水的重力勢能發電。
圖| “江南天池”——浙江天荒坪抽水蓄能電站。用電高峰時，“天池“裡的水就會被放到山下的水庫裡去，推動渦輪機組發電（來源：Wikipedia）
這種電站涉及到的所有技術、設備都非常成熟，而水又是純天然的免費的“儲能介質”，發電的動力更是不要錢的地球引力，因而儲能的成本很低。相比於每度電20~30美分左右的鋰電池，抽水蓄能的成本只有十幾美分。目前，為了提高太陽能、風能等發電比例，不少地方都興建起了大量的抽水蓄能電站。
然而，抽水蓄能電站的部署嚴重依賴於特殊的地理條件，想要在全世界都建設抽水蓄能電站是不現實的。例如，由於身處阿爾卑斯山區，中歐小國瑞士興建了大量的抽水蓄能電站，因此被稱為是“歐洲的蓄電池”。然而，整個瑞士的水力發電量，如果放到中國來，則只能占到全國用電需求的1%左右。而在中國經濟最為發達的平原地區，根本沒有幾座山可以在山上、山下都興建水庫。
至於現有的鋰電池技術，其成本已經下降到了接近原材料價格的地步，卻依然不夠低。目前，鋰電池儲能係統主要是在為電力系統提供包括調頻、備用、無功補償和黑啟動等在內的輔助服務。除非出現技術上的革命性突破，否則鋰電池就將無法用於對電網級別規模的能源提供長時間儲能服務。
在風電技術和光伏技術都已經很成熟的今天，利用可再生能源解決全球氣候變暖最大的攔路虎之一，就是大規模、廉價的高效儲能技術。
這就是為什麼，使用了和抽水蓄能概念類似、卻擺脫了抽水蓄能地理條件限制的Energy Vault，獲得瞭如此多的關注。
初中物理就能理解的“低技術”創新
圖| 概念圖：Energy Vault用於平衡可再生能源發電（來源：Energy Vault）
Energy Vault成立於2017年，公司註冊地址就位於滿是抽水蓄能電站的瑞士。他們曾在9個月內，用不到200萬美元，建成了第一個主要利用混凝土塊來儲存能源的原型機。
與抽水蓄能類似，Energy Vault利用的也是重力勢能和電能之間相互轉化這個只需初中物理常識就能理解的概念。他們計劃，使用大型的塔吊，把重達35噸的混凝土塊，在塔吊周圍搬來搬去，最高可以堆砌到33層、120米。使用先進的軟件系統進行控制，他們希望可以在有風天都實現精確的混凝土塊吊裝。
圖|Energy Vault的概念（來源：Energy Vault）
而用做重物的混凝土材料，則是由建築垃圾、煤灰、泥土等製成的。這些原材料有的是免費的，有的甚至是建築工地倒貼錢也希望有人能幫忙處理掉的。通過創新開發，Energy Vault宣稱，這些二手材料製成的新型混凝土又廉價、又輕量，壽命還很長（大於30年）。
因此，在最理想的情況下，除了可以通過提供儲能服務來向電網要錢，Energy Vault還能通過收取垃圾處理費獲得額外利潤。再加上高達80%-90%的儲能效率，Energy Vault宣稱，他們技術的成本，連抽水蓄能的1/3都不到（每度電只有5美分），還能擺脫抽水蓄能的地域限制。此外，他們還可以根據客戶的需求，訂製規模正好滿足要求的儲能設施。
這次獲得大筆資金的支持，標誌著曾投資過WeWork、頭條、滴滴、Uber、Grab的軟銀願景基金，認為Energy Vault的技術已經基本成熟。1.1億美元將助力他們進一步將該技術投入正式商用。
軟銀認為，這麼好的技術，只有一次投資的機會。一旦技術投入商用，大規模的訂單就將如雪片般從世界各地飛來，到時候，Energy Vault就再也不會需要什麼投資了。
但是，真的是低科技嗎？
然而，Energy Vault這個概念，從誕生之初就飽受爭議。業界普遍認為，這個技術，一點都沒有看上去那麼“低科技”。許多科學家、工程師都提出了自己的質疑，指出了這項技術真正應用時，所可能面臨的各種艱鉅的挑戰。這些挑戰包括但不限於：
佔地面積大，能量密度低。120米高、5000多塊35噸重的混凝土磚，輸出的功率卻和一座同等高度的風力發電機在同一個級別。換句話說，如果想擺脫鋰電池只能提供輔助服務的“尷尬”境遇，他們似乎需要給每一颱風機都配備一座高塔。
壽命能不能達到30年？就算他們的新型混凝土塊材料可以受得了風吹雨淋和日日摔打，但是起重機行嗎？每天不停地搬運35噸重的重物上下幾十米，不會報廢嗎？
生產普通的水泥會產生大量的二氧化碳，用二手原材料能避免嗎？會不會排放的二氧化碳比提高新能源發電比例省下來的還多？
這項技術對塔吊的精度要求非常高。幾十米長、迎風飄擺的纜繩，需要做到讓5000塊磚，每一塊的位置誤差都小於幾毫米。否則，百米高塔就真的會像小孩子搭的積木一樣，說塌就塌。在知名媒體Quartz發布的一段Energy Vault原型機的視頻中，鋼纜的抖動幅度明顯很大，遠不止幾毫米。而且，只有20米高的塔，為了提高穩定性，Energy Vault把塔的主體用一道道鋼箍緊緊綁牢。可能他們自己也擔心，如果上面的沒放穩，下面的就會塌。
圖|Quartz發布的視頻，可以看到，為了提高塔的穩定，Energy Vault採用了一些在實際中絕對不能用的辦法。（來源：Quartz）
此外，如果遇到強風呢？塔會不會塌？
地震呢？
30年的時間裡，塔基會不會發生沉降、歪斜？
混凝土塊起高塔的技術，容錯率是很低的，任何一次錯誤，都會讓整個項目瞬間坍塌為一座復原難度極高的垃圾山。
因此，對於軟銀來說，投資Energy Vault也是一場豪賭。成功了，回報率不可想像；失敗了，1.1億美元也就打水漂了。
不過，大多數對Energy Vault提出質疑的人，都非常期待Energy Vault能把上面這些工程挑戰一個接一個地全部解決掉，把真正的完整規模的項目建造出來。Energy Vault目前正在意大利北部興建他們的第一座全規模儲能電站，預計今年年底完工。
也許用不了多久，圍繞他們的所有謎團，就都會逐一揭開。
不過，這件事情的標誌性意義，絕不僅僅只在於有了一種新技術而已。
隨著一筆“巨款”投向一種新的非電池儲能技術，軟銀向整個投資界宣告，這個領域值得更多的、更大筆的投資。
有比爾·蓋茨領銜的“突破能源基金會”珠玉在前，投資界、金融界在這兩年明顯增加了對創新能源技術的關注。比如，相比於利用重力勢能儲能的Energy Vault，脫胎於Google X實驗室的Malta項目成名更久。他們依賴熱力學循環來實現大規模、低成本的儲能，早就是業界關注的焦點。
圖|Malta項目把電能轉化為冷和熱儲存起來，再利用渦輪機構釋放出來，是谷歌孕育出的明星能源項目。（來源：MITTECHNOLOGYREVIEW）
而更多、更先進的新概念、新技術，則在全世界各地的創業公司、高校和研究機構裡不斷孕育成長著。從企業界、科研機構，到金融界和能源市場，大家都對新型的儲能技術翹首以待。
2019年，會成為儲能的春天嗎？
參考：
https://tw.news.yahoo.com/%E5%B0%8D%E6%8A%97%E6%9A%96%E5%8C%96-%E5%B7%A5%E6%A5%AD% E9%9D%A9%E5%91%BD%E5%BE%8C%E9%A6%96%E6%AC%A1-%E8%8B%B1%E5%9C%8B%E6%B8%85%E6 %B7%A8%E8%83%BD%E6%BA%90%E7%99%BC%E9%9B%BB%E9%87%8F%E8%B6%85%E9%81%8E%E5%8C %96%E7%9F%B3%E7%87%83%E6%96%99-065000785.html
http://www.xinhuanet.com/energy/2018-04/03/c_1122629521.htm
https://zh.wikipedia.org/wiki/IPCC%E5%85%A8%E7%90%83%E5%8D%87%E6%BA%AB1.5%C2%BAC%E7%89%B9% E5%88%A5%E5%A0%B1%E5%91%8A
https://Energy Vault.com/
https://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2019/08/14/tower-of-power-110-million-investment-primes-energy-vault-to-take-on-global-energy-storage- markets/#60351d7913c0
http://www.escn.com.cn/news/show-688414.html
http://www.sohu.com/a/333873464_118792
https://image.hanspub.org/Html/8-1580361_19231.htm
https://www.zaobao.com.sg/realtime/world/story20190810-979815