除了電池之外的其他可能

儲能的原理早在幾十年前就不是什么新鮮事。“經典”的抽水蓄能技術就是在電力富余的時候，利用水泵將電力轉化為勢能，在需要的時候，又把水放出來，將勢能轉化為電力。但在德國，適合建造抽水蓄能電站的空間非常小，因為那里的山區很少，而且公眾對這種會破壞環境的新項目有強烈的抵制。這就是為什么德國人還在努力尋找其他方式來儲存可再生能源。目前人們對電池的熱情有時掩蓋了這樣一個事實，即世界第四大經濟體的脫碳需要許多其他技術，因為電池根本無法儲存更長時間的能量，也無法儲存足夠的能量。這就是為什么除了完成煤炭開采到電池生產的轉變之外，以熱能的形式儲存，或者以氣體或液體燃料的形式儲存可再生能源(比如Power-to-Gas技術)的技術，對于大量或者長時間儲能也很重要的原因。

熱儲能目前正在研究當中，德國航空航天中心(DLR)提出了一種利用煤炭行業現有儲熱設備來緩解脫碳計劃的替代方法。研究人員建議將可再生能源產生的熱量儲存在廢棄燃煤電廠裝滿液態鹽的大水箱中，并利用現有的蒸汽發生器和渦輪機將熱量轉化為電能。德國政府已經表示，將研究“使用不再需要大規模蓄熱的發電廠”的可能性。DLR稱，如果這些項目得以實現，目前約有一半的燃煤電廠員工可以保住工作。

至于Power-to-Gas技術儲能的案例，在德國目前有非常多，其中比較有名的是德國的MEKS項目。MEKS“是施普倫貝格多能互補集成發電系統(Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg)的縮寫，項目坐落于德國東部小市阿姆梅倫塞的小鎮施普倫貝格。這個多能互補集成發電系統利用先進智能系統集成技術將風力發電和光伏發電結合，所發電量可以實時饋入電網;多余的電量又可以結合制氫裝置，制得的氫氣可以儲存或饋入當地天然氣管道。MEKS項目將該地區的創新發電和存儲技術結合起來，充分利用該地區的新能源資源，同時為當地現有發電廠提供了可持續利用潛力。

電池在電動汽車上的應用

電池產業的繁榮發展的主要推動力就是政府決策。作為汽車大國，德國政府希望在汽車零排放時代到來之前確保德國最重要的汽車行業的未來。發展電動汽車對于電力行業來說無疑是個福音，電動汽車之于電力行業的意義就是“裝在車輪上移動電池”，而且其飛快的發展速度對于儲能行業的意義可能會是住宅儲能無法比擬的。

氣候、能源和運輸國際顧問Diaz-Bone舉過這樣一個例子：“100,000個家用儲能系統的數量可能聽起來已經可以令人印象深刻，但如果對比電動汽車的規模，這個數字也只能相形見絀了。我們正在研究數百萬輛電動汽車，每輛汽車的電池容量為40到100千瓦時，是一般家用電池儲能系統的五到十倍”。

與固定式家用電池一樣，通過充電樁連接到電網的電動汽車不僅可以存儲電力，還可以根據需要將其送入電網。例如，下午從工作中回到家的電動汽車車主可能會告訴他的充電系統，希望他的車在第二天早上之前可以充滿電。然后，系統可以分配充電所需的時間，并利用剩余部分幫助調節電網穩定。電池的核心優勢是，可以在短時間內吸收和釋放大量電力，這使其成為為電網提供輔助服務的理想工具。它們可以保證電力通暢以穩定電網，充當備用電源以提高可靠性，并且能夠在供電充足且因此便宜的時間再充電。德國著名的虛擬發電廠運營商Next Kraftwerke與荷蘭智能充電供應商Jedlix合作，已經把這種雙向充電模式應用到試點項目當中。

但電動汽車能否如上面所說為電網提供這些服務還有待觀察，這取決于車主和汽車制造商是否配合。為了解決這一問題，德國能源智庫AgoraEnergiewende的儲能專家MatthiasDeutsch參考了一些關于向電動車車主支付輔助服務的費用的商業模式，得出了結論稱：“能否說服電動汽車車主參與電網輔助服務，根本上只是一個補償金額高低的問題。相比之下，汽車制造商所帶來的阻礙可能更大 – 例如，汽車制造商會要求：如果車主把汽車電池用于電網輔助服務，他們就會撤回對電池的質量保證。”

據麥肯錫稱，電動汽車不會在2030年之前大幅增加德國的電力需求，但人們通常會在下班后給電動汽車充電，這一用電行為可能會增加夜間高峰負荷，電力負荷曲線將有所不同。雖然電力系統受到影響不大，但在一些電動汽車普及的熱點地區(如郊區等)，由于峰值負荷會顯著增加，當地的變壓器也需要升級。

德國儲能行業也表示，儲能產品可以減少電網擴建的投入。例如，大量電動汽車投入市場，大規模的充電會給電網帶來過重的負擔，此時，有儲能設備作為緩沖，擴建的需求也就沒有那么迫在眉睫了。

展望未來，電網可用的電動汽車數量看起來并不是那么確定。如果私人汽車保有量下降，自動機器人出租車等新商業模式投入使用，人們現在所想象的電動汽車在電網中的美好應用可能會大打折扣。

電池對人類和地球的危害

電池市場的規模已經引起了人們關于電池原材料以及電池生產和處理對人和環境的副作用的關注。

根據德國交通轉型智庫AgoraVerkehrswende的一項研究表明，雖然鋰和鈷等關鍵電池成分的資源儲備足夠支撐當前電池的發展，但它們的開采制作過程，本質上還是會造成一定的社會問題和環境問題。這個領域所產生的問題是多方面的，包括采礦作業的高能耗，酸性礦山排水，采礦公司與當地居民之間的用水沖突，以及礦山的惡劣工作條件等等。尤其是剛果小型鈷礦的不人道開采條件，工人們赤手空拳地挖掘原材料的情況，引起了媒體的廣泛關注。“可持續性不僅僅意味著'長期可用性'。它還意味著確保整個供應鏈中工人的環境標準和可行條件。”

另一方面，鎳和鋰的開采也帶來了高昂的環境成本。二手車電池的處理也可能造成嚴重的環境問題，但二手電池處理這個新行業正在逐漸興起，將會成為一個十分必要的售后市場。

在這里舉一個典型的例子就是汽車制造商通過二次利用電池來賦予電池新生命。各種德國汽車制造商已經將數百個二手電動汽車電池組合在一起，形成電力系統的大型儲能裝置，以幫助保持電力供需平衡。梅賽德斯汽車制造商戴姆勒在2018年7月開設了第三個由二手電動車電池組成的大型電池儲能設備，總容量約為10兆瓦時。同為德國著名汽車制造商的寶馬公司也參與了類似的項目。

大型電池提供電網服務

無論是二手還是全新電池，它們的價格正在不斷下降。目前，大型電池已經成為電網穩定的重要工具。德國儲能協會BVES的數據顯示，德國大型商用電池的總容量將在2018年幾乎翻倍至約320兆瓦，而所有家用電池的總容量將增加到380兆瓦左右。

在一些地理位置比較孤立的國家，例如英國和澳大利亞，大型電池提供電網服務的使用需求更加顯著。氣候、能源和運輸國際顧問Diaz-Bone認為：“作為一個島國，英國幾乎沒有與國際互聯的電網，卻擁有巨大的風力發電潛力。因此，它應該受益于其電網中的電力存儲部分，而德國對大型電網儲能的需求不那么明顯，因為德國有一系列可能更便宜的靈活性替代方案 - 例如跨境電力貿易。因此，德國不會像英國那么依賴電化學儲能。”與英國相比，德國的電網可以利用阿爾卑斯山的水電站來儲存電力，并且很快可以使用目前正在建設中的水下電纜NordLink，將風力渦輪機產生的電力輸送到挪威水電站。在德國風力發電量較低的時候，挪威水壩可以將電力輸送回德國電網。

大型電池儲能項目也成為綠化遠程住宅能源供應的關鍵工具，讓住宅供能不依賴于集中式電網。德國在北海的島嶼為這些涉及儲能的智能小型電網提供了完美的試驗場。例如，歐盟支持博爾庫姆島的一個試點項目，旨在用太陽能電池板發電和配備有一系列儲能技術的連接到智能電網的風力渦輪機發電取代化石燃料發電。

儲熱和季節性儲能

電池并不是解決能量轉換后所需的大規模儲能的唯一靈丹妙藥。這是因為電池不適合長時間儲存電力，并且電池的容量遠遠不能滿足風力和日照較少的長時間需要。從尺寸上看，世界上最大的電池擁有129兆瓦時容量，由特斯拉在2017年在澳大利亞建造，可能僅能為上海提供大約幾分鐘的電力。因此季節性的大規模儲能往往需要人們考慮到如何將整個夏季的太陽能發電量儲存幾個月，供冬季使用。

許多德國專家認為，在沒有風或太陽的較長時期內穩定的能源供應是德國能源轉型的核心挑戰。在能源轉型的背景下，一個新的德語詞語應運而生：Dunkelflaute，一種黑暗、平靜期，正是描述這種無風或者無陽光的天氣情況。

大規模儲能的問題仍然存在爭議。經濟學家Hans-Werner Sinn認為：由于儲能需求巨大，無法全面過渡到間歇性可再生能源。但德國經濟研究所(DIW)的經濟學家反駁說，Sinn的假設是不現實的 - 例如，他們認為不是每一瓦的可再生能源都必須投入使用。 也仍有許多能源專家認為，幾十年內都不需要大規模儲能技術，因為還有其他更便宜的靈活性選擇，例如需求響應和電力交易。

但對于大規模儲能技術的現階段發展來說，德國德國工程師協會(VDI)表示，已有能夠較好解決這一問題的技術。“已經存在完成能量轉換所需的儲能技術。它們處于不同的發展階段，但從技術角度來看，儲能問題可以得到解決。”具體有以下兩種比較成熟的解決方法：

1. Power to Gas

：電可用于制造可無限期儲存的氫氣或其他氣體，然后在常規燃氣發電廠中燃燒氣體發電，或用于給家庭供熱。但該技術目前價格昂貴，因為在轉換過程中會損失大量能源。具體內容請關注交能網稍后推出的Power to Gas專題文章。

2. 儲熱

：以熱量的形式大規模儲存能量。儲熱的方法有很多種，例如以大型地下含水層儲能的形式儲能-這實際上是一個巨大的保溫瓶。德國漢堡市已經完成了一個大型地下含水層蓄熱系統的試驗階段，該系統應該取代一個燃煤電廠，可以為冬季的8000戶家庭提供熱能。將水加熱至80攝氏度并泵入地下以保持溫度，以便在城市的區域供暖中使用。

德國政策制定者對“Made in Germany”的儲能技術的態度

政策對于許多能源細分行業的發展至關重要，技術的未來在很大程度上取決于政策，儲能行業也不例外。

歐洲經濟研究中心調查的能源行業專家一致認為，目前德國的政治框架對促進儲能行業的發展幾乎沒有好處。盡管德國的可再生能源在全國范圍內迅速推廣，但電池大力推進的同時其實是沒有政策激勵的，政策仍需要迎頭趕上。首先，能源稅制就需要進行根本性的改革，目前高電價是德國電氣化進程的嚴重阻礙，許多儲能專家認為：降低能源稅才能更好地利用Power to Gas等關鍵技術。“儲能行業被擠進一個過時且狹窄的監管框架，現狀是許多技術無法盈利 ，因為他們必須多次支付稅款，”儲能行業協會專家Gottke 解釋道。“這一切都是因為監管框架落后于技術發展。”

在這樣的行業情況下，主要由中小型企業組成的德國儲能行業表示，他們現在已經高度以出口為導向，并堅信這有利于全球市場增長，例如應對美國和澳大利亞大型電網電池、以及非洲小型電網和離網電池等需求。

當然，德國政府也意識到需要進行改革以促進國內儲能的發展，這也是德國儲能行業目前依然是世界市場的一塊基石的原因，但德國政府依然想盡量避免進行復雜的稅制改革。“我們需要新的商業模式和價格，以提供電力儲存的動力，”德國國務秘書Bareiß說。他表示，政府將在未來幾年變得“非常活躍”，以幫助儲能行業保持競爭力。

德國聯合政府已經在其最新預算中大幅增加了電池研究的資金，Bareiß表示還會有更多的預算。“能源轉型也是一個技術項目。我們希望知道，在未來幾年，我們可以在德國使用哪些技術來促進新的增長和繁榮。”

結語：德國的政策發展及先進的技術使其目前保持著'可再生能源2.0技術領導者的地位，但德國是否能長期保持這種領導地位還是一個未知數，讓我們一起在這場變革中看個究竟。