混凝土，仅次于水，是世界上使用第二多的材料。由于它在周围的建筑环境中无处不在，研究人员一直在希望用混凝土来储存电力——换句话说，就是让建筑物充当巨型的电池。

当许多地方越来越依赖风能和太阳能这样的可再生能源时，这种想法也在取得进展。我们知道，当风力减弱或者夜幕降临时，可充电电池必不可少，但是制造它们的材料通常是对环境有害的物质，远称不上环保。实验性的混凝土电池还很初级，容量仅相当于传统电池容量的一小部分。

混凝土储能技术

储能分很多种，比如电池储能、抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能和熔盐储能等等。除此之外，还有一种最让人不可思议的叫做-混凝土储能发电。对，就是利用混凝土来储存电能，是不是满脸疑惑呢？

这个想法最早是由瑞士一家名为Energy Vault的公司提出，并且人家不是说说而已，还真实际干起来了！他们用数千块混凝土块去垒出一个巨大的圆柱体建筑，然后在中间放置一台向外伸出6个支架的巨型塔吊起重机，让每一个支架都带着一个重达35吨的混凝土块，上上下下地吊来吊去。

把砖块搬来搬去就能储能？ 是不是真的？嗯！确实是真的！它的工作原理也很简单，初中物理就能看懂，一点也不超纲。

在生产的电能有盈余的时候，就用多余的电能驱动吊塔，把重达35吨的混凝土方砖吊起，并垒起120米的高塔，相当于30多层楼的高度。当电力匮乏时，吊塔便把混凝土块放下，让其自由下落，在下落的过程中由重力驱动，吊塔连接的发电机会被带动，从而快速且大量持续发电。里面用到技术其实就是重力势能。把电能转化为势能储存起来，等需要的时候再通过重力势能释放出来。塔吊的六个臂协同工作的时候，大大提升了供电持续性，而且材料用的是混凝土块呀，根本坏不了，非常稳定。这其实与抽水蓄能的方法很相似。

新技术将电量储存在混凝土，电量是早期实验成果的10倍以上

但在《建筑》（Buildings）期刊中，一个团队描述了一种可充电材料的原型，它能储存的电量是早期实验成果的10倍以上。

尽管能住人的混凝土电池听上去不太现实。但是正如爱尔兰都柏林理工大学的结构工程师艾梅·伯恩所指出的那样，“土豆也是能造电池的。”在可持续性问题变得越来越重要的未来，她很喜欢这种既能提供居住环境，又能为电子设备供电的建筑理念。瑞典德尔塔（Delta）公司的高级科学家张清楠（Emma Zhang，这项研究的共同作者）说：“这为当前的建筑材料增加了额外的功能，在我看来是非常有前途的。”她曾在瑞典查尔姆斯理工大学从事新电池设计。

她和同事模仿了爱迪生电池的设计。这是一种简单但耐用的方案，电解质溶液在带正电的镍极板和带负电的铁极板之间携带离子，带来能产生电压的电势。在新的方案中，混合到混凝土中的导电碳纤维代替了电解质。研究人员还嵌入了一层涂有镍或铁的碳纤维层，以此作为极板。结果证明，这种装置确实能够放电后再充电。

伯恩说：“事实上，他们已经在某种程度上成功地给混凝土充电了，我认为这是在实现未来需求中非常重要的一步。”和它的灵感来源，可以运行几十年的爱迪生电池一样，这种设计非常持久耐用，还可以抵抗过充。张清楠补充说：“你可以随心所欲地使用这种电池，却不用担心对性能造成影响。”

尽管新设计能够储存的电量已经是早期成果的10倍以上，但是这种方案依然后很长的路要走。张清楠表示，200平方米的混凝土“可以提供的电力为典型美国家庭日用电量的8%左右”。这个性能还不足以与当今的可充电设备竞争。

伯恩说：“我们目前只能从（基于水泥的）电池中获得毫安级的电流——得到的电流达不到安培级别。而且，这种设计只能提供几小时，而不是几天的充电时间。”张清楠补充说，“与其他电池设计相比，基于水泥的电池确实依然处于起步阶段。”包括托马斯·爱迪生（Thomas Edison）设计的电池在内，早期的电池都是简单而笨重的。一个多世纪以来，随着研究人员不断测试新材料和新设计，才开发出了如今体型小、效率高的设备。伯恩认为，基于混凝土的储能可能会经历类似的演变过程。

储能效率介绍

值得一提的是，这种储能整套系统价格是不贵的，最昂贵的部分可能就是里面的混凝土砌块。而为了降低价格，他们开发了一种机器，可以混合城市里经常不要的废物，如建筑垃圾、煤灰、泥土等，用它们来制造出的混凝土材料，成本低，环境污染也小。

它设计使用寿命可达30年以上，同时拥有高达 80% - 90% 的储能效率。这个很夸张了好吧，我来给大家聊聊其他储能方式的效率。

电池储能最普遍的例子就是现在电动车上的化学电池，储能效率一般在80%左右，缺点也很明显，就是续航能力短、安全性较低，电动车发生电池起火的事件也不少见。

抽水储能，目前来说相对成熟稳定可靠，但是占地面积大，对选址要求很高，储能效率一般在60%-75%左右。

压缩空气蓄能，它是利用电力系统负荷低谷时的多余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴。

当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。

它的储能效率是50%，效率较低，毕竟在压缩空气过程中会有一部分能量以热能的形式散失，而在膨胀之前必须要重新加热。

飞轮储能是在电力充足的条件下，由电能驱动真空悬浮条件下的飞轮高速旋转，电能转变为机械能存储。当系统需要时，飞轮减速，将飞轮的动能转化成电能，有点像骑自行车时的上下坡。

这种方式使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制，储能效率可以达到90%，但是储能时间短，如供电停止，能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。

技术分析

再来看看混凝土储能，它的综合能力还是比较优秀的，而且是高度自动化，全程不需要人为干预。

当起重机在其周围形成一个混凝土砌块塔时，该系统就处于“完全充电”状态，就像一个巨型电池，可存储在塔中的总能量为20兆瓦时(MWh)，足以供应2000个瑞士住宅一整天。当然了，千万别以为这玩意很简单！里面可复杂着呢，比如它对塔吊的操作精度要求就非常高。几十米长、迎风飘摆的缆绳，需要做到让5000块砖，每一块的位置误差都小于几毫米。否则，百米高塔就真的会像小孩子搭的积木一样，说塌就塌。

文章来源： 52赫兹实验室，看航空