专家传真－未来储能将有更多选择

特斯拉很早就看出电网级储能的趋势，从2015年开始投入能源领域研发，在电池成分、包装及配置、电池管理系统及散热等拥有独到技术，并已完成加州、夏威夷及澳洲等大型案场建置。电池可在不到一秒时间内从零提高至全输出，即时稳定电网的频率与电压，这是其他储能装置所无法做到的，且未来电力取代化石燃料成为能源主流的趋势明显，「若所有交通工具都转为电气化，电力需求将提高为二倍，若供暖系统也改为电气化，则电力需求将提高为三倍」，穆斯克说，「我认为长期特斯拉能源与特斯拉汽车的规模将大致相同，且全球的能源业务会大于汽车业务」，显示未来对储能的需求殷切。

在当今储能方式中，抽蓄水力占90％以上，但抽蓄水力需要足够的高度差使水推动涡轮发电，目前很难再找到适合的建置地点，未来成长性不高。电化学电池则是成长最快的项目，并以锂电池为大宗，如同2019年诺贝尔化学奖的颁奖词「锂电池已彻底改变了我们的生活，从手机到笔电和电动车，锂电池无处不在」，锂电池拥有出色的循环次数、能量密度、使用寿命及体积小巧，逐年降低的成本也让大规模设置变得可行，并可与再生能源完美搭配。目前锂电池每度（千瓦时）制造成本约137美元，预计三年后降到100美元，2030年降至73美元，按此电动车售价将能与汽油车竞争，相同里程的充电成本也较低。

儘管如此，锂电池仍面临充电时间过长、工作温度范围较窄、能量密度不足导致重量偏重、安全性疑虑、贵金属缺乏、充电效能逐渐减弱及成本仍高等限制，对此特斯拉寻求技术突破及更低成本的金属配方，以解决上述问题，并计画延伸至上游採矿业务，寻求更环保、更有效率的开採方式及更充足的矿源。锂电池的限制也让其他新兴储能技术有机会在不同需求下提供更好的解决方案，例如钠电池、氢燃料电池、混凝土储能、压缩空气储能及电动车电力回输电网等。

钠电池是以钠离子取代锂离子在电池正负极间移动运送电子，锂原子是最小的金属元素，钠原子次之，化学性质相似，但钠原子较大，较不易镶崁在负极石墨中，且钠移动速度较慢，可输送的电子较少，使充电时间较长，能量密度也较低，但成本比锂电池低30～40％是一大优势。钠矿在地球的蕴藏量比锂矿多许多，光海水里就有丰富的氯化钠可提炼，最近的研发技术有重大突破，缩短充电时间并增加能量密度，未来或能占有部分市场。

混凝土储能与压缩空气储能也都是有创意的概念，混凝土储能的灵感来自抽蓄水力发电，属重力储能，因混凝土的密度是水的四倍，理论上仅要提升1/4的高度就能产生相同能量，且混凝土的成本低廉，若透过起重机将混凝土块吊起储存能量，等需要电力时放下，其下坠力量可带动涡轮发电。但有专家认为强风可能影响混凝土上下摆放的精确度造成崩塌，且此方案需要较大空间恐不适合都市地区，或可考虑利用废弃的垂直矿井建置以降低成本及风险。

压缩空气储能则是将空气压缩在大型储罐中，需要用电时再将其释放，透过气体推力推动涡轮发电，若设计良好1公斤气体可释放180公斤的推力。此方式的优点是压缩一般空气，不需额外购买特殊气体，且释放到空气中也不会产生污染问题；其电能转换效率目前虽仅40～60％，但使用寿命可达50年，效能也不会衰退，长期成本可低于锂电池。另空气压缩时会产生热，若能妥善利用可进一步降低储能成本。

可预见的未来，储能将成为电网不可或缺的伙伴，且将有更多选择应运而生。