二氧化碳变身超级电池：谷歌押注，中美印竞逐

在能源转型的关键时刻，长时储能技术（通常指 4 小时以上储能）正在成为新的行业刚需。虽然主流的锂离子电池反应迅速，但它们通常只能在 4 到 8 小时内放电，难以应对较长时间的电力缺口。

同时，光伏和风能的稳定性也面临问题：当太阳落山或风力减弱时，如何确保电网稳定供电？而抽水蓄能系统虽然较为可靠，但其需要特定的地形，而且建设周期长，往往要十年之久。

在这样的背景下，意大利初创公司 Energy Dome（能量穹顶）提出了全新的储能方案——二氧化碳电池。其核心原理是利用二氧化碳在气态与液态间转换，从而储存与释放能量。

2025 年 7 月，Energy Dome 位于意大利萨丁岛奥塔纳的首个商业化设施正式投入运营，装机容量 20 兆瓦/200 兆瓦时，可持续放电 10 小时。这标志着二氧化碳储能从示范走向商业化的关键一步。

面对这一新兴技术，科技巨头谷歌也在同月宣布与其建立商业合作伙伴关系，并进行投资。谷歌计划在欧洲、美国和亚太地区的数据中心附近部署这种储能设施，以支持其在 2030 年实现全天候无碳运营的目标。

图 | 谷歌与 Energy Dome 合作无碳运营概念图（来源：Google）

Energy Dome 的储能系统外形像一个巨大的充气穹顶，但其核心是一套精密的热力学循环装置。这是一个完全封闭的系统，不向大气排放气体。

图 | Energy Dome 储能系统（来源：IEEE）

当电网中可再生能源过剩时，系统启动压缩机，将穹顶内常压的二氧化碳压缩成液态，储存在碳钢压力容器中。压缩过程产生的热量不会浪费，而是被热能存储系统收集，储存在钢材或石英岩介质中。

当电网需要电力时，液态二氧化碳被释放，利用储存的热量加热蒸发，膨胀为高压气体推动涡轮机发电。完成任务后，二氧化碳回流到穹顶，等待下一次循环。

这套系统的经济性优势明显。据测算，其度电成本（Levelized Cost of Storage）比锂电池低 30%，使用寿命长达三倍。并且其原材料是普通的工业品——钢铁、水和二氧化碳，不依赖锂、钴、镍等稀缺矿物，供应链稳定。在长期运行中，它不会像化学电池那样因反复充放电而性能衰减。

不仅如此，系统的部署速度也十分迅速。

Energy Dome 创始人兼 CEO Claudio Spadacini 表示，这套系统只需要约 5 公顷平地，不到两年就能建成，无论是在美国的工业园区还是印度的平原地带，都能快速复制。这种标准化特性，是抽水蓄能和压缩空气储能难以企及的。

此外，它还能保留了传统电厂的特殊优势——电网惯量（Grid Inertia）。在光伏和风电主导的新型电网中，缺乏大型旋转机械导致电网脆弱，频率波动风险增大。Energy Dome 的涡轮发电机组在放电时能提供物理惯性，帮助电网保持稳定，这是纯电池储能系统无法实现的功能。

（来源：Energy Dome）

Energy Dome 成立于 2019 年， 由 Claudio Spadacini 创立。Spadacini 声称，他将现有工业领域的技术进行创新组合，开发出了这套储能系统。

2022 年，公司在撒丁岛建成了首个 2.5 兆瓦/4 兆瓦时的商业示范项目。这个项目已经稳定运行超过三年，持续向意大利电网输送电力，验证了技术的可靠性。

2025 年 7 月投运的 20 兆瓦/200 兆瓦时项目，是 Energy Dome 的重要里程碑。这个规模的系统足以为 1.3 万至 1.5 万户家庭供电，证明了技术的商业可行性。同月，谷歌宣布与 Energy Dome 建立长期合作。

Energy Dome 的商业化步伐正在加快。

在美国，威斯康星州的 Alliant Energy 计划于 2026 年开工建设该公司的二氧化碳储能系统。在印度，最大的电力公司 NTPC 已计划在卡纳塔克邦建设项目，同样预计 2026 年完工。

不过，在这个领域 Energy Dome 并不是一家独大。

据外媒报道，中国华电集团和东方电气集团正在新疆建设类似的二氧化碳储能设施。2025 年 1 月，长江电力获得一项“二氧化碳储能、发电系统”发明专利授权，涉及低温液态二氧化碳储罐、气液分离稳压罐等核心组件。这表明中国电力企业也在积极布局该领域。

这些都指向了长时储能市场的重要性。根据 Global Market Insights 的数据，全球长时储能市场 2024 年规模为 31 亿美元，2025 年预计达到 35 亿美元，到 2034 年将增长至 87 亿美元，年复合增长率达到 10.6%。

（来源：Global Market Insights）

长时储能委员会（LDES Council）的预测更为乐观。该组织估算，到 2040 年，如果全球部署 8 太瓦（TW）的长时储能，每年可节省 5,400 亿美元的电力系统成本。

在技术路线上，长时储能呈现出了多元化的竞争格局。Research And Markets 的《2025 年 LDES 报告》分析了 104 家关键公司，涵盖多种技术。例如铁空气电池、重力储能、液态空气储能、氢储能等等。

在这些技术中，二氧化碳储能在 8-24 小时时长区间具有竞争优势。它的转换效率（约 75%）高于氢能系统，部署速度远快于抽水蓄能，成本和寿命优于锂电池，形成了独特的市场定位。

尽管前景广阔，长时储能的规模化部署仍面临挑战。高前期资本成本是首要障碍。虽然长时储能的度电成本在全生命周期内具有优势，但初期建设投资巨大，需要长期资本和政策支持。

政策框架不完善也是一大缺憾。当前大多数电力市场的补偿机制，并未充分认可长时储能提供的系统价值，如电网可靠性提升、阻塞缓解、容量转移等。

在这个方面，中国的政策支持力度正在加大。2022 年，国家发展改革委和国家能源局设定了到 2025 年新增储能容量 30 吉瓦的目标。到 2024 年，这一目标已超额完成，随后启动了 2025-2027 年三年行动计划，目标新增 180 吉瓦新型储能，投资规模达 350 亿美元。

伴随着 2026 年更多项目的商业化落地，长时储能技术正在从理论走向现实，从备选走向主流。

谷歌的投资选择，还反映出了科技巨头们的能源焦虑。目前，谷歌的数据中心每年消耗 1.3 太瓦时电力，随着 AI 技术发展，这一数字还在增长。为实现 2030 年全天候无碳能源运营目标，谷歌不仅投资 Energy Dome，还在押注核聚变、碳捕捉发电、先进核反应堆等多条技术路线。

LDES Council 强调，当前正是规模化部署的关键时刻。到 2030 年，部署足够数量的长时储能，是实现能源系统拐点的关键——届时，化石燃料将不再是能源安全的必要选项。

1.https://spectrum.ieee.org/co2-battery-energy-storage?

2.https://blog.google/outreach-initiatives/sustainability/long-term-energy-storage/

运营/排版：何晨龙