编者注:本文是关于2016年十大新兴技术特别报告的一部分,该报告由世界经济论坛制作。该列表由论坛的新兴技术元理事会编制,重点介绍了其成员(包括《大众科学》主编玛丽埃特·迪克里斯蒂娜)认为有能力改善生活、变革行业和保护地球的技术进步。它还提供了机会,在技术广泛应用之前,讨论这些技术可能带来的任何人类、社会、经济或环境风险和担忧。
太阳能和风能的容量一直在以两位数的速度增长,但太阳会落山,风也可能变化无常。尽管由于钙钛矿等材料的进步,风力发电场每年都在扩大,太阳能电池的效率也在提高,但这些可再生能源仍然仅满足全球电力需求的不到5%。在许多地方,由于缺乏经济实惠、可靠的技术来存储条件理想时产生的过剩能源,并在需求增加时将电力释放到电网中,可再生能源被降级为小众角色。更好的电池可以解决这个问题,使无排放的可再生能源能够更快地增长,并使为目前生活在无电环境中的12亿人更容易带来可靠的电力。
在过去的几年里,已经展示了新型电池,它们提供了足够高的容量来服务于整个工厂、城镇,甚至连接偏远农村社区的“微型电网”。这些电池基于钠、铝或锌。它们避免了旧式铅酸电池中使用的重金属和腐蚀性化学物质,并且比目前用于先进电子产品和电动汽车的锂电池更经济实惠、更具可扩展性和更安全。较新的技术更适合支持严重依赖太阳能或风能的输电系统。
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例如,去年十月,Fluidic Energy宣布与印度尼西亚政府达成协议,部署35兆瓦的太阳能电池板容量到500个偏远村庄,为170万人的家庭供电。该系统将使用Fluidic的锌空气电池存储高达250兆瓦时的能量,以便在任何天气条件下都能提供可靠的电力。今年四月,该公司与马达加斯加政府签署了类似的协议,在当地100个偏远村庄建立由锌空气电池支持的太阳能微型电网。
对于目前无法接入电网的人们——晚上没有灯光工作,没有互联网挖掘信息,没有电力洗衣或灌溉庄稼——可再生能源发电和电网级电池的结合具有彻底的变革性,是贫困的有效解药。但更好的电池也为富裕世界带来了巨大的希望,因为它正在努力应对在未来几十年内消除电力生产中的大部分碳排放的艰巨挑战——并且同时满足不断增长的电力需求。
理想的电池尚未问世。新技术仍有很大的改进空间。但直到最近,电网级电池的进步还很少。因此,看到进步的步伐加快令人鼓舞。