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减少美国温室气体排放十年内的一半按照拜登政府的目标，美国将需要更多的太阳能和风能发电，以及大量的廉价能源储存。
风能和太阳能在一天中会发生变化，因此能量储存对于提供持续的电力流动是至关重要的。但是现在的电池通常都非常小，储存的能量只能维持几个小时的电量。为了更多地依赖风能和太阳能，美国还需要更多的夜间和长期储能。
而电池创新获得很多关注在美国，有一种简单的、经过验证的长期储存技术，自20世纪20年代以来一直在美国使用。
它被称为抽水蓄能．它包括将水从一个水库抽到另一个海拔较高的水库储存，然后，当需要电力时，释放水通过涡轮机向下流动，在流向较低的水库的过程中发电。
抽水蓄能在美国经常被忽视，因为人们担心水力发电对河流的影响。但许多人没有意识到的是，大多数最好的水力储存地点根本不在河流上。
我们创建了一个世界地图集并在美国发现了35000个具有良好潜力的配对地点。虽然我们通过卫星定位的许多地点地势崎岖，可能由于地质、水文、经济、环境或社会原因而不适合，但我们估计只需要几百个地点支持美国100%的可再生电力系统．
为什么风能和太阳能需要长期储存
为了正常运行，电网必须能够实时匹配输入电力供应和电力需求，否则就会面临电力短缺或过载的风险。
有几种技术电网管理者可以利用它来保持与风能和太阳能等可变能源的平衡。这些措施包括通过州际高压输电线路在大地区共享电力，管理需求和使用能源储存。
部署在家庭、发电站和电动汽车中的电池是储能时间长达几个小时的首选。他们擅长在中午太阳在头顶时控制太阳能的上升，并在晚上电力需求达到高峰时释放太阳能。
另一方面，与电池相比，抽水蓄能可以储存更大更长的时间，这在以风能和太阳能为主的电力系统中至关重要。过夜和长期储存也更便宜。
河外抽水蓄能
在2021年，美国做到了43个抽水水电厂在运行总发电能力为大约22千兆瓦以及553千兆瓦时的储能能力。它们占了全国公用事业规模存储的93%。在全球范围内,抽水蓄能份额关于能量储存甚至更高——99%的储能容量．
水泵水利工程可能会有争议，特别是涉及到河流上的水坝时洪水会产生新的水库，并影响生态系统。
创建利用现有湖泊或水库而不是河流的闭环系统将避免对新大坝的需求。例如，肯塔基州贝尔县计划的一个项目使用了一种老煤矿露天矿．增加的土地很少除了传输线之外是需要的吗．
一个河外抽水蓄能系统包括两个水库，它们之间间隔几英里，高度差200-800米(约650- 2600英尺)，并与管道或隧道连接。储层可以是新的，也可以是二手的旧矿区或现有湖泊或水塘．
在晴天或刮风的日子里，水被抽到上面的水库。晚上，水通过涡轮向下流动，以恢复储存的能量。
两座海拔600米(1969英尺)、深度20米(65英尺)、占地250英亩的水库可以储存24千兆瓦时的能量，这意味着该系统可以提供1千兆瓦的电力24小时。足够一个一百万人口的城市了．
水可以在上层和下层水库之间循环100年或更长时间。蒸发抑制,漂浮在水面上的小物体可以捕获潮湿的空气，这有助于减少水的蒸发。总的来说，支持一个100%可再生电力系统所需的水量大约是每人每天3升相当于早上洗20秒澡。这是十分之一相当于美国化石燃料发电厂冷却系统中每人每天蒸发的水量的一半。
存储支持100%可再生能源
近年来，美国几乎没有建造抽水蓄能，因为没有太多的需求，但这种情况正在改变。
在2020年，大约四分之三在所有新建的电力产能中，要么是太阳能光伏发电，要么是风力发电。他们的成本一直在下降，使得他们在许多地区建造成本更低而不是化石燃料。
澳大利亚是安装太阳能和风能人均增长速度是美国的三倍，并且已经面临需求大容量存储器．它有两个系统在建设中它们被设计成比世界上所有多功能电池加起来还要多的能量存储;另外十几家正在认真考虑之中。没有一项涉及在河流上修建大坝。年运行成本低，工作液是水而不是电池化学品。
将电力转向可再生能源，然后将汽车和暖气电气化，可以消除大部分人为造成的温室气体排放。美国在河外抽水蓄能方面有巨大的潜力来帮助实现这一目标，随着风能和太阳能的发展，美国将需要它。
这三位作者都与澳大利亚国立大学有关。安德鲁·布莱克斯(Andrew Blakers)是工程学教授，卢斌(Bin Lu)和马修·斯托克(Matthew Stocks)都是研究员。本文最初发表于谈话．
18岁的评论
我喜欢这样的创新思维。让太阳能电池板漂浮在湖中，你也解决了土地问题，它减少了湖泊的蒸发……
按照这个思想实验:
对于上面描述的两个250英亩的湖泊，乐观地假设太阳能可以覆盖50%的湖泊(必须有空间让船只进入进行维护，电池板之间需要更大的空间，因为它们可以移动/损坏彼此，并且可以沿着河岸/边缘的山丘遮阳)，那就是250英亩的太阳能电池板。
需要2.5-3.5英亩的固定太阳能发电1GWh/年(https://www.nrel.gov/docs/fy13osti/56290.pdf)，这样，250英亩的太阳能在湖中可以产生250英亩/(3英亩/吉瓦时/年)= 83吉瓦时/年。
83吉瓦时相当于这座100万人口的城市3天多一点的能源。这很了不起，但除非我算错了，这还不到这座100万人口城市每年能源需求的1%。
这类似于在电动汽车上安装太阳能电池板(但甚至没有那么引人注目)。在这种情况下，太阳能板在晴朗的天气可以提供大约2英里的范围。
丹:试着向光年一号的人解释一下你的太阳能电动汽车计算，他们即将推出太阳能电动汽车:https://en.m.wikipedia.org/wiki/Lightyear_One
此外，中国和其他几个国家在浮动太阳能电池板上投资了数十亿美元，所以他们可能也不同意你的看法。
迈克。
在我看来，没有陶姆索克灾难，任何关于抽水蓄能的讨论都是片面的。
https://en.wikipedia.org/wiki/Taum_Sauk_Hydroelectric_Power_Station
沃尔特,
你能详细说说你认为我们应该从陶姆索克发生的事中学到什么吗?
在我看来，拥有和经营陶姆索克核电站的那些精打小算的人正在储存能源，削减预算，直到没有人留在现场，并远程操作整个系统。
每一种形式的储存能源都是一种潜在的灾难，需要并值得尊重。
Walta
是啊，他们设计的方式注定了某种失败。沿着这条路走下去就有一座水电站。最近的地震评估显示，它将在一次较大的震动中倒塌。最后，他们买下了镇上河口处的所有房子，并安装了紧急警报器来警告过路人。
这似乎是对这些事件的悲观看法。听着，大坝完全按照规定运行，40多年来甚至更好。好吧，2005年出了点小故障，但扣押库被重建了，现在比以前更好了。
有些人永远不会满足……
彼得,
我同意。这些缺点与抽水蓄能无关。但奇怪的是，有人会认为完全远程监控大坝是一个好主意。
有了这样的思路，我们应该想到深水地平线(Deepwater Horizon)灾难，或者埃克森·瓦尔迪兹(Exxon Valdez)号。
虽然我同意需要尊重储存的能量，但这意味着所有储存的能量。这包括(所有类型的)电池和化石燃料。
早在90年代，我就参观了位于威尔士的抽水水电厂。巨大的涡轮机。
最近我读到一些不需要山的小型模块化系统。更像是足球场大小的池塘。更像这些:
https://www.energy.gov/eere/water/articles/low-cost-modular-pumped-storage-can-be-installed-anywhere-ornl-glides-project
我想知道在北美发现的遗址中有多少是古老的采矿遗址。
我们能在美国重新开始建造商业核电站吗?
密歇根湖上的卢丁顿抽水水电厂是这种储存形式的另一个例子(https://en.wikipedia.org/wiki/Ludington_Pumped_Storage_Power_Plant)．虽然它的海拔变化只有363英尺，但它有1.9GW的发电能力和19GWh的存储。
五大湖似乎是一个未被充分利用的抽水蓄能资源。可能有更多适合抽水蓄能的地点，但没有足够的动力来建造更多的电站，因为像卢丁顿这样的电厂主要储存的是非高峰时期的化石燃料和核能。
此外，自20世纪70年代以来，滨水区房地产变得越来越贵。
我真的很想看一篇关于简单守恒能产生多少能量的文章。1985年，是的，1985年，我在《读者文摘》上读到一篇文章，是的，《读者文摘》上有一张图表，说明了未来能源的潜在来源。从那时起，我们甚至没有看到任何关于电力使用效率可能提高的线索，作者认为最好的潜力是在节能方面。
我们很少听到有关保护的说法，因为它有两个主要缺陷。第一，这并不是什么了不起的技术奇迹，第二，美国人坚决抵制任何不符合丰饶神话的东西。我们得挖比特币，伙计们，我们还没开始元宇宙呢。我们最好快点换新电源。
布莱恩，谢谢你的笑声!没错，保护是关键。比特币挖矿的事情令人震惊地证明了能源在北美是多么便宜。燃烧，宝贝，燃烧!
同意了。相应的计划。
布莱恩:当然。到目前为止，最好的能量系统是你一开始就不需要创造的。幸运的是，像Living Buildings和Net Zero这样的想法正变得越来越普遍。在伦敦，ON有一个组织计划在70英亩的土地上建设一个新社区，从第一天开始就打算实现净零排放。这将包括效率和社区发电。
迈克。
我认为有一件事是我们可以达成共识的，那就是世界各地需要发生巨大的变化。我们也可能同意，没有放之四海皆准的解决方案。如果使用得当，水力泵可以成为解决方案的一部分。在丹麦，他们是近海风力发电场的早期采用者。他们目前正在海岸外建造一座岛屿作为能源中心。其中一部分包括风力发电，还有一部分是利用多余的能源生产绿色氢气。氢可以储存，然后燃烧发电，也可以用来为船舶、飞机等提供动力。目前有一些电动飞机，但电池会导致重量和平衡的变化，而且它们的飞行范围受到限制。挪威有电动渡轮，但电动远洋轮船在今天是不可能的。绿色氢也可以放在这里。
迈克。
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