這座位于撒丁島上的巨型 “氣泡”，內部儲存著 2000 噸二氧化碳。但這些氣體并非捕集自工廠排放或直接從空氣中提取，而是購自專業(yè)氣體供應商，并被永久密封在穹頂系統(tǒng)內，肩負著一項環(huán)保使命：將可再生能源產生的大量富余電力儲存起來，待需取用。

這套系統(tǒng)由總部位于米蘭的 Energy Dome 公司研發(fā)，是全球首款投入實際應用的“二氧化碳電池”。該電站通過在密閉系統(tǒng)內每日壓縮與膨脹二氧化碳，驅動渦輪機發(fā)電，可實現(xiàn) 20 兆瓦功率連續(xù)供電 10 小時，總儲能容量達 200 兆瓦時。2026 年起，該型電站的復刻項目將在全球范圍內陸續(xù)開工。

毫不夸張地說，僅需半天時間就能完成穹頂?shù)某錃獯罱āＵ纂娬镜钠溆嘣O施建設周期不足兩年，且?guī)缀蹩梢圆渴鹪谌魏螕碛?5 公頃平整土地的區(qū)域。

首個撒丁島以外的項目將由印度最大電力企業(yè)之一的NTPC Limited承建。該公司計劃于 2026 年某個時間點，在卡納塔克邦的庫吉電廠建成其首座二氧化碳電池儲能電站。與此同時，美國威斯康星州的公用事業(yè)公司Alliant Energy已獲得官方批準，將于 2026 年啟動同類項目建設，投運后可滿足 1.8 萬戶家庭的用電需求。

科技巨頭 Google 也對這一技術青睞有加，計劃在其位于歐洲、美國及亞太地區(qū)的核心數(shù)據中心所在地快速部署該儲能系統(tǒng)。其核心目標是為高耗電的數(shù)據中心提供全天候清潔能源，即便在無光無風的時段也能穩(wěn)定供電。雙方于今年 7 月宣布建立合作關系，這也是 Google 在長時儲能領域的首筆投資。

“我們一直在全球范圍內物色各類儲能解決方案。”Google 能源戰(zhàn)略高級負責人 Ainhoa Anda 在巴黎表示。這家科技巨頭面臨的挑戰(zhàn)不僅是尋找長時儲能技術，更要確保該技術能適配不同地區(qū)的獨特技術參數(shù)。“因此標準化至關重要，這也是我們格外看好 Energy Dome 的原因之一，他們的系統(tǒng)真正實現(xiàn)了即插即用。”

Ainhoa Anda 透露，Google 將優(yōu)先在減排效益顯著、電網穩(wěn)定性需求高且可再生能源富余量大的區(qū)域部署 Energy Dome 儲能系統(tǒng)。這些設施既可毗鄰 Google 數(shù)據中心建設，也可選址于同一電網內的其他區(qū)域。不過雙方并未披露此次合作的具體條款。

Ainhoa Anda 表示，Google 期望助力這項技術 “邁入大規(guī)模商業(yè)化階段”。

在長期能源儲存上發(fā)揮創(chuàng)意

所有這些激動人心的動力源于Energy Dome位于撒丁島奧塔納的唯一全尺寸電網電廠，該電廠于7月竣工。它的建設旨在幫助解決能源轉型中最大的挑戰(zhàn)之一：需要能夠連續(xù)供電超過8小時的電網規(guī)模儲能。行業(yè)術語稱為長期儲能（LDES），這一概念是最大化可再生能源價值的關鍵。

當陽光和風能充足時，太陽能和風電場產生的電力往往超過電網所需。所以儲存多余的資源以便在資源稀缺時使用是合理的。LDES還通過提供備用和輔助電力，使電網更加可靠。

問題在于，即使是市場上最好的新型電網級儲能系統(tǒng)——主要是鋰離子電池——也只能提供大約4到8小時的儲存時間。這不足以支撐一整夜，或多天多云無風，或一年中最熱的一周，能源需求達到頂峰。

二氧化碳離開穹頂后，會被壓縮、冷卻、還原為液體，并儲存在壓力容器中。釋放能量的過程反向進行：液體被蒸發(fā)、加熱、膨脹，然后通過渦輪機發(fā)電。

理論上，鋰離子電池系統(tǒng)可以通過擴容實現(xiàn)更長的儲能時長，但如此規(guī)模的系統(tǒng)在經濟層面通常不具備可行性。目前業(yè)界也在研發(fā)其他化學體系與技術路線的電網級電池，例如鈉基電池、鐵空氣電池、釩液流電池等。但這些替代技術均面臨著能量密度低、成本高、衰減快、融資困難等多重挑戰(zhàn)。

研究人員還嘗試過多種儲能方案：壓縮空氣儲能、儲熱塊 / 儲熱砂儲能、氫能 / 甲醇儲能、地下抽水蓄能，甚至是通過懸掛重物下落發(fā)電的重力儲能（長時儲能領域的創(chuàng)新思路著實令人贊嘆）。但受限于地質條件、經濟效益、能量效率及規(guī)模化難度等因素，這些技術的商業(yè)化進程均步履維艱。

技術最為成熟的電網級儲能方案當屬抽水蓄能 —— 該技術通過在不同海拔的水庫之間抽水與放水實現(xiàn)能量儲存與釋放，系統(tǒng)壽命可達數(shù)十年，且能實現(xiàn)數(shù)千兆瓦功率、數(shù)天時長的儲能。但抽水蓄能電站對地形條件要求苛刻，占地面積大，建設周期更是長達十年之久。

相比之下，二氧化碳電池幾乎完美規(guī)避了上述技術的短板。它無需抽水蓄能電站那樣的特殊地形，也不依賴電化學電池所需的關鍵礦產資源；系統(tǒng)所采用的各類組件均擁有成熟的供應鏈；預計使用壽命接近鋰離子電池的三倍；且隨著系統(tǒng)規(guī)模與儲能容量的提升，其度電成本會顯著下降。Energy Dome 公司預計，其長時儲能解決方案的成本將比鋰離子電池低 30%。

這一技術也引起了中國市場的關注。有報道稱，中國華電集團與東方電氣集團正計劃在新疆地區(qū)建設一座二氧化碳儲能電站。媒體公布的效果圖中包含多座穹頂結構，但關于電站規(guī)模的報道數(shù)據差異較大，有 100 兆瓦與 1000 兆瓦兩種說法。兩家中國企業(yè)均未回應 IEEE Spectrum 的置評請求。

“可以明確的是，他們正在研發(fā)一款與我們的二氧化碳電池極為相似，但規(guī)模要大得多的產品。”Energy Dome 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Claudio Spadacini 表示。他評價道：“中國企業(yè)實力雄厚、行動迅速，并且資金充足。”

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實地探訪了 Energy Dome 位于撒丁島的儲能電站。彼時穹頂內的二氧化碳剛被全部抽出，得以一窺其內部真容。這座巨大的空間內部呈單一色調，空曠至極。原本用于容納常壓二氧化碳的內膜，此刻已完全坍落在地面上，僅剩零星氣團裹挾著殘氣，將這片米白色的薄膜撐起些許鼓包。

半透明的外穹頂允許部分日光滲入，為這片廣闊的空間籠罩上一層柔和的光暈。整個穹頂沒有任何結構性框架支撐，僅依靠內外氣壓差維持其挺立形態(tài)。

“確實很震撼，但這背后都是純粹的物理原理。” Energy Dome 全球營銷與傳播總監(jiān) Mario Torchio 回應道。

穹頂外部，一系列設備通過蜿蜒的管道相連，負責將穹頂內的二氧化碳抽出，進行壓縮與液化處理。整個充電過程分為三步：首先，壓縮機將二氧化碳氣體的壓力從 1 巴（100000 帕斯卡）提升至約 55 巴（5500000 帕斯卡）；接著，儲熱系統(tǒng)將壓縮后的二氧化碳冷卻至環(huán)境溫度；最后，冷凝器將其轉化為液態(tài)，儲存于數(shù)十個體積堪比校車的壓力容器中。整套充電流程耗時約 10 小時，完成后系統(tǒng)即處于滿電狀態(tài)。

放電過程則完全逆向進行：液態(tài)二氧化碳被蒸發(fā)并加熱，隨后進入一臺膨脹渦輪機 —— 其工作原理類似于中壓蒸汽輪機。渦輪機驅動同步發(fā)電機旋轉，將機械能轉化為電能并入電網。發(fā)電后的二氧化碳氣體恢復至常壓狀態(tài)，被重新送回穹頂儲存，等待下一輪充電循環(huán)。

能源穹頂工程師檢查干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)始終保持穹頂內的二氧化碳氣體處于最佳干燥水平。

這套系統(tǒng)的原理并非什么尖端科技，但必須有人率先將各環(huán)節(jié)整合，并找到經濟可行的實施方案 ——Claudio Spadacini 稱，其公司不僅做到了這一點，還為相關技術申請了專利。“我們在渦輪機械密封技術、儲熱系統(tǒng)的熱量存儲方式、冷凝后的余熱回收利用等方面的創(chuàng)新，能切實降低成本并提升效率。”

該公司并未采用工業(yè)尾氣捕集或空氣捕集的二氧化碳，而是選擇使用高純度的工業(yè)級二氧化碳。原因在于，捕集所得的二氧化碳中含有雜質與水分，會加速設備中鋼鐵部件的腐蝕。

若穹頂破損會怎樣？

當然，這項技術也存在不足之處。同等容量下，Energy Dome 儲能電站的占地面積約為鋰離子電池儲能站的兩倍。此外，穹頂最高點的高度堪比體育場，且整體跨度極大，矗立在野外環(huán)境中十分顯眼，可能會引發(fā)部分民眾的 “鄰避效應”。

若遭遇龍卷風等極端天氣該如何應對？Claudio Spadacini 表示，該穹頂可抵御時速高達 160 公里的強風。如果能提前半天收到極端天氣預警，公司可將穹頂內的二氧化碳全部壓縮儲存至儲罐中，隨后將外穹頂放氣收縮。

倘若最壞的情況發(fā)生，穹頂出現(xiàn)破損，2000 噸二氧化碳將直接泄漏到大氣中。這一排放量大致相當于 15 架波音 777 客機往返紐約與倫敦一次的碳排放總量。“但相較于一座燃煤電廠的排放量，這一數(shù)值微不足道。”Claudio Spadacini 解釋道。他同時指出，在氣體完全消散前，人員需撤離至 70 米以外的安全區(qū)域。

這項技術是否值得投入？從爭相布局的企業(yè)名單來看，答案顯然是肯定的。