研究概述了脱碳的五个热能挑战

太阳能和风能是解决气候变化问题的重要组成部分，但是这些可再生技术本身可能永远无法为许多工业过程(如炼钢)提供能源。

世界上约90%的能源使用涉及热量的产生或控制，包括建筑物和食物的冷却。麻省理工学院和劳伦斯·伯克利国家实验室在《自然能源》杂志上发表的一篇新论文指出，要维持现代经济并改善发展中经济体的生活，同时缓解气候变化，将需要我们在热能转换，存储和传输方式上取得五项重大进展。。

三位合著者之一，斯坦福大学机械学教授之一阿伦·马朱达尔(Arun Majumdar)表示：“现代可再生技术是当今我们拥有的最便宜的电力，但是太阳能和风能是间歇性的，仅占世界能源的一小部分。”工程。“我们需要增加这个百分比，但我们还必须对热量进行脱碳，并利用热量来存储太阳能和风能中的电能。”

分析强调了迫切需要研究和开发热技术突破，这有可能将温室气体排放量减少至少一千兆吨，约占全球每年与能源相关的温室气体排放量的3%。

麻省理工学院机械工程副教授Asegun Henry说：“作为一个物种，我们为改善生活质量而建立的基础设施正在危害我们自己。” “历史上有几次科学家和工程师齐心协力，在很短的时间内取得了令人瞩目的成就。这肯定是其中之一。”

热量储存

热工学的一大挑战是将多余的风能和太阳能作为热能存储多天，然后在需要时将其转换回电能。电力的完全脱碳将使人为的全球温室气体排放减少约四分之一。从间歇性可再生能源中获取70%或更多的电力将需要大量增加电力存储。扩展最普遍的当前技术，即抽水蓄能，受到地域的限制，并且锂离子电池太昂贵，无法在几天内存储过多的可再生能源。

劳伦斯·伯克利国家实验室能源技术副实验室主任拉维·普拉瑟(Ravi Prasher)表示：“热能存储的主要优势在于其潜在的大规模低成本优势。”

Prasher解释说：“虽然将电能转换为热量相对容易，但热能存储的主要挑战是将热量转换为电能时会产生巨大的效率损失。”

研究人员总结说，几种大规模的储热技术仍处于早期开发中，因此必须继续探索使用其他储热材料和机理的竞争技术。

“尽管往返效率可能只有50%到60%，但成本仍可能在每千瓦时不足10美元的范围内，”也是斯坦福大学Precourt能源研究所联合主任的马朱达尔说。