电网级二氧化碳储能电池将在2026年“起飞”
照耀在太阳能电池板上的阳光消失时，这些充满气体的穹顶会填补空缺。
这个位于撒丁岛的巨大气泡容纳了2000吨二氧化碳。不过，这些气体并不是从工厂排放的气体中捕获的，也不是从空气中提取的。这些气体来自一个天然气供应商，将永久留存于穹顶系统内部，履行一项环保使命：储存大量多余的可再生能源，以备不时之需。
这个气泡及其周围的机械装置由总部位于米兰的Energy Dome公司开发，该公司称其为“二氧化碳储能电池”。该设施每天会在其封闭系统中压缩和膨胀二氧化碳，从而驱动一台每10小时可发电200兆瓦的涡轮机。2026年，这种装置会在全球遍地开花。
这并非夸大其词。气泡充气只需半天。建造该设施其余的部分只需不到两年时间和5公顷平坦土地。
第一个要在撒丁岛之外地区建造这种电厂的是印度最大的电力公司——印度国家火力发电有限公司（NTPC Limited）。预计该公司将于2026年在印度卡纳塔克邦的Kudgi电厂完成其二氧化碳储能电池厂的建造。与此同时，在美国威斯康星州，公用事业公司Alliant Energy通过了当局的全面审批，将于2026年开始建造一座电厂，为1.8万户家庭供电。
谷歌对这一理念青睐有加，计划在欧洲、美国和亚太地区所有关键的数据中心迅速部署这些设施。该理念可以为耗电量极高的数据中心提供全天候的清洁能源，即便没有太阳或风也可以实现。2025 年7 月，谷歌宣布与Energy Dome达成合作，这是其在长期储能领域的首次投资。
“我们一直在全球范围内寻找不同的解决方案。”谷歌巴黎的能源战略高级主管艾因霍亚·安达（Ainhoa Anda）表示。这家科技巨头面临的挑战不仅仅是要找到一种长时储能（LDES）方案，还要找到一种适用于每个地区独特技术参数的储能方案。“因此，标准化非常重要，这也是我们非常青睐Energy Dome的一个方面。”她说，“它们真的可以立即投入使用。”
安达表示，谷歌会优先将Energy Dome的设施投放在对脱碳和电网可靠性影响最大的地方，以及有大量可再生能源可供储存的地方。这些设施可以安置在谷歌的数据中心附近，或者安置在同一电网的其他地方。这两家公司并未透露合作的细节。
安达还说，谷歌希望能帮助这项技术“进入大规模的商业阶段”。
当前所有突破的基础都是Energy Dome在撒丁岛奥塔纳的一个全尺寸并网电厂，该电厂于2025年7月完工。建造该电厂的目的是帮破解能源转型进程中最核心的难题之一：研发可单次持续供电超8小时的电网级储能技术。这类技术也就是LDES技术，是最大程度发挥可再生能源价值的关键。
太阳能和风能充足时，太阳能和风能发电厂的发电量往往会超出电网的实际需求。因此，有必要将富余电力储存起来，待风光资源匮乏时再投入使用。LDES还可以提供备用电力和补充电力，从而使电网更加可靠。
问题在于，市面上最好的新型电网级储能系统（主要是锂离子电池）也只能实现大约4小时到8小时的储能。这种时长无法实现整晚供电，也无法在多云无风的日子充分供电，更无法在一年中最热的一周（此时能源需求达到峰值）提供充足的电力。
虽然锂离子电池可以增加容量并延长使用寿命，但这种规模的系统通常在经济上并不可行。此外，人们也在开发其他电网级电池化学方法和技术，例如钠基、铁-空气和钒液流电池。但能量密度、成本、老化和资金问题给这些替代品的开发人员带来了挑战。
此外，研究人员还试验了通过压缩空气、加热石块或沙子、使用氢气或甲醇、向地下深处加压水，甚至将重物悬挂在空中并将其扔下的方法来储存能量。（各种挖掘LDES方法的创造力令人动容。）但地质限制、经济可行性、效率和可扩展性阻碍了这些策略的商业化。
虽然抽水蓄能（在不同海拔的水库之间抽水）这种经过验证的电网级储能方案可以持续使用几十年，而且可将数千兆瓦电力储存多日，但这些系统需要特定的地形、大面积的土地，并且可能需要长达10年的时间才能建成。
二氧化碳储能电池具备很多其他方法所不具备的特性。它不像抽水蓄能电站那样需要特殊的地点，也不像电化学电池和其他电池那样需要关键的矿物质。这种方法使用的是已经有供应链的组件，其预期寿命几乎是锂离子电池的3倍。此外，扩大其尺寸和存储容量也可以显著降低每千瓦时的成本。Energy Dome预计，其LDES解决方案将比锂离子电池便宜30%。
中国已经注意到了这一点。据报道，中国华电和东方电气正在中国西北部的新疆地区建设以二氧化碳为基础的能源储存设施。虽然媒体报道展示了穹顶的效果图，但存储容量差异较大，既有100兆瓦，也有1000兆瓦。相关公司并未回应本刊的置评请求。
“我能说的是，它们正在开发一种（与Energy Dome的二氧化碳储能电池）非常相似的装置，而且规模相当大。”Energy Dome的创始人兼首席执行官克劳迪奥·斯帕达奇尼（Claudio Spadacini）表示。他说，中国公司“很强大，速度非常快，而且资金雄厚”。
2025年10月，我参观了Energy Dome在撒丁岛的工厂，当时系统正在从穹顶中泵出二氧化碳，我因而有幸得以一窥内部情况。该装置体量巨大，通体颜色统一，而且几乎是空的。原本储存未压缩二氧化碳的内膜完全塌落并铺在地面上，只有少量气体让灰白色的薄膜某些部位微微鼓动。
与此同时，阳光透过半透明的外部穹顶，为偌大的内部空间笼罩上一层温润的光芒。由于没有框架结构，唯一支撑穹顶的是内外空气之间的微小压力差。
我对带领我参观的Energy Dome全球营销和公关总监马里奥·托尔奇奥（Mario Torchio）说：“这太不可思议了！”
“确实，但这只是物理规律而已。”他解释道。
在穹顶外，通过波纹管连接的一系列机器从穹顶中抽出二氧化碳，然后在封闭的系统中进行压缩和冷凝。首先，压缩机会将气体从1巴（10万帕）压缩到约55巴（550万帕）。接下来，二氧化碳会被热能储存系统冷却到环境温度，然后被冷凝器压缩为液体，再被储存在几十个压力容器中，每个容器的大小相当于一辆校车。整个过程大约需要10个小时。最后，这套系统像电池一样充满了电。
给电池放电时，整个过程则相反。液体二氧化碳会被加热和蒸发，然后进入一个类似中压蒸汽涡轮机的气体膨胀涡轮。由此驱动一个同步电机，从而将机械能转化为并网电能。之后，气体在环境压力下被排放回穹顶并将其填满，等待下一个充电阶段。
虽然这不如火箭科学复杂，但需要有人首先将这些装置组装起来，并找到实现高成本效益的方法。斯帕达奇尼表示，其公司完成了相关工作并申请了专利。“我们密封涡轮机械、在热能储存过程中储存热量和在冷凝后储存热量的方法……都能真正降低成本并提高效率。”他说。
该公司使用的是专门生产的纯二氧化碳，而不是从排放物或空气中提取的二氧化碳，因为后者含有杂质和水分，会降解机器中的钢材。
Energy Dome的设施也有缺点，其占地面积是同等容量锂离子电池的2倍。而且穹顶本身顶点的高度大约相当于一个体育场的高度，甚至更高，可能会影响景观，从而招致邻避效应。
那么，如果刮龙卷风，该设施情况如何？斯帕达奇尼表示，该穹顶可以承受每小时160公里的风速，如果Energy Dome能提前半天收到恶劣天气预警，就可以把二氧化碳压缩并储存到储罐中，然后将外部穹顶放气。
最坏的情况是穹顶被戳破，2000吨二氧化碳被释放到大气中。这相当于一架波音777从纽约到伦敦往返约15次航班的排放量。斯帕达奇尼表示：“与燃煤电厂的排放量相比，这个量微不足道。”他说，人们还需要与之保持70米或更远距离，直到空气完成净化。
那么，是否值得冒险？正排队建造这些系统的公司似乎是这么认为的。
作者：Emily Waltz
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