抽水蓄能提供了绝大部分的长期储能

拜登政府的目标是在十年内将温室气体排放量减少一半，将需要更多的太阳能和风能发电，以及大量廉价的能源储存。风能和太阳能在一天中会发生变化，因此储能对于提供持续的电力流动至关重要。但是今天的电池通常很小，只能存储几个小时的电量。为了更多地依赖风能和太阳能，还需要更多的隔夜和长期储存。

虽然电池创新引起了广泛关注，但自 1920 年代以来，一直在使用一种简单、经过验证的长期存储技术。

它被称为抽水蓄能。它包括将水从一个水库上山抽到另一个较高海拔的水库进行储存，然后在需要电力时释放水通过涡轮机流下山，在流向较低水库的途中发电。

由于担心水电对河流的影响，抽水蓄能在经常被忽视。但许多人没有意识到，大多数最好的蓄水场根本不在河流上。

我们为不包括河流的闭环抽水蓄能系统创建了一个潜在站点世界地图集，并在发现了 35,000 个具有良好潜力的配对站点。虽然我们通过卫星定位的这些站点中有许多位于崎岖的地形，并且可能不适合地质、水文、经济、环境或社会原因，但我们估计只需要几百个站点即可支持 100% 可再生的电力系统。

澳大利亚的 Kidston 抽水蓄能水电项目使用一个古老的金矿作为水库。学分：Genex Power

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的电力供应和电力需求，否则它们将面临短缺或过载的风险。

电网管理者可以使用多种技术来与风能和太阳能等可变资源保持平衡。其中包括通过州际高压输电线路在大范围内共享电力、管理需求以及使用储能。

部署在家庭、发电站和电动汽车中的电池对于长达数小时的储能时间是首选。他们善于在中午太阳在头顶上方时管理太阳能的兴起，并在晚上电力需求达到峰值时释放它。

另一方面，抽水蓄能允许比电池更大、更长的存储空间，这在以风能和太阳能为主的电力系统中至关重要。隔夜和长期存储也更便宜。

来自科罗拉多州城堡岩附近可能与抽水蓄能配对的河外水库地图集的示例。信用：安德鲁布莱克斯，CC BY

离河抽水蓄能

2021年，有43座在运抽水蓄能电站，总发电量约为22吉瓦，储能容量为553吉瓦时。它们占该国公用事业规模存储的 93%。在全球范围内，抽水蓄能在储能中的份额甚至更高——约占储能量的 99%。

抽水蓄能项目可能会引起争议，特别是当它们涉及河流上的水坝时，这些水坝会淹没土地以创建新的水库并可能影响生态系统。

创建使用成对的现有湖泊或水库而不是河流的闭环系统将避免对新水坝的需求。例如，肯塔基州贝尔县计划的一个项目使用一个旧煤矿。除了传输线之外，几乎不需要额外的土地。

离河抽水蓄能系统包括一对相距数英里、高度差为 200-800 米(约 650-2,600 英尺)并与管道或隧道相连的水库。水库可以是新的，也可以使用旧矿场或现有的湖泊或水库。

在晴天或刮风的日子里，水被抽到上层水库。晚上，水流回通过涡轮机以回收储存的能量。

一对 250 英亩、海拔 600 米(1,969 英尺)、深度 20 米(65 英尺)的水库可以储存 24 吉瓦时的能量，这意味着该系统可以提供 1 吉瓦的电力 24 小时，足够了对于一百万人口的城市。

水可以在上下水库之间循环一百年或更长时间。蒸发抑制器——漂浮在水面上以捕获潮湿空气的小物体——可以帮助减少水的蒸发。总之，支持 100% 可再生电力系统所需的水量约为每人每天 3 升，相当于早上淋浴 20 秒。这是化石燃料发电站冷却系统中每人每天蒸发的水的十分之一。

存储支持 100% 可再生能源

近年来，由于没有太多需求，几乎没有建造抽水蓄能，但这种情况正在发生变化。

2020 年，大约四分之三的新增发电容量是太阳能光伏发电或风能发电。它们的成本一直在下降，这使得它们在许多地区的建造成本比化石燃料更便宜。

澳大利亚安装太阳能和风能的人均速度是的三倍，并且已经面临大容量存储的需求。它有两个 正在建设中的系统，旨在比世界上所有实用电池的总和拥有更多的能量存储;另外十几个正在认真考虑中。没有一个涉及河流上的新水坝。年运行成本低，工作流体是水而不是电池化学品。

将电力转变为可再生能源，然后为车辆和供暖供电，可以消除大多数人为温室气体排放。拥有巨大的离河抽水蓄能潜力来帮助实现这一目标，随着风能和太阳能的发展，将需要它。