二氧化碳变身超级电池各国竞逐化石燃料替代能源

（来源：中国航空报）

长时储能委员会的预测。

能量穹顶的外观。

能量穹顶运行示意图。

　　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，往往要数年之久。

　　在这样的背景下，意大利初创公司能量穹顶（Energy Dome）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，能量穹顶公司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。

　　能量穹顶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。

　　当电网中可再生能源过剩时，系统启动压缩机，将穹顶型巨罐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巨罐，等待下一次循环。

　　这套系统的经济性优势明显。据测算，其每度电成本（Levelized Cost of Storage）比锂电池低30%，使用寿命长达锂电池的3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。

系统的部署速度十分迅速

　　能量穹顶创始人兼CEO克劳迪奥·斯帕达奇尼（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，在任何地方都能快速复制。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。能量穹顶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。

　　能量穹顶公司成立于2019年，由斯帕达奇尼创立。斯帕达奇尼声称，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，该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3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，是能量穹顶的重要里程碑。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，谷歌宣布与能量穹顶建立长期合作。

能量穹顶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，在这个领域能量穹顶并不是一家独大。据外媒报道，中国电力企业也在积极布局该领域，建设类似的二氧化碳储能设施。

　　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%。

　　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5400亿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。前期资本高成本是首要障碍。虽然长时储能的每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。

　　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，谷歌不仅投资能量穹顶，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。

　　长时储能委员会强调，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。（麻省）