随着北半球步入夏季,气温攀升,电费也随之上涨。据估计,今年夏天美国平均电费将飙升至784美元,创近十年新高。酷暑不仅让民众汗流浃背,更引发了对能源使用的担忧。用电量突然上升,不仅家庭和商业建筑面临压力,制冷需求也给电网带来巨大负担,管理人员需应对办公室电力需求在一天内的剧烈变化,而建造发电厂并非仅为了满足一年中固定时段的峰值电力需求。在此背景下,寻找替代能源解决方案迫在眉睫,长期能源存储或空调系统的替代冷却方案如“冰电池”成为关注焦点。

如今,冰块这一传统降温方式在纽约标志性建筑Eleven Madison等超过4000栋建筑中发挥着重要作用,帮助这些建筑在无需使用空调的情况下保持凉爽。特灵科技(Trane Technologies)设计的“冰电池”便是其中的代表。
利用冰块满足夏季制冷需求并非新鲜事,其历史可追溯至数千年前,甚至在19世纪还发展成为一种贸易。尽管现代制冷技术减少了对快速运输冰块的依赖,但同样耗能。特灵科技的“冰电池”虽采用高能耗方法制冰为建筑物降温,却运用了巧妙技巧。该公司估计,Eleven Madison大楼每晚需要50万磅冰,相当于三辆城市公交车的冰量。该系统不在白天电费高昂时为制冰机供电,而是在夜间需求和电价较低时运行,前一天晚上制出的冰块可为第二天大楼降温,若使用空调,还能节省40%的能源。同时,冰能推迟建筑物的峰值用电时间,起到类似电池的作用,因此得名“冰电池”。
不过,“冰电池”方案仍存在一些问题。一方面,将水变成冰需要状态变化,消耗大量能源。研究人员正在研究让水与某些分子混合,在相似温度下满足冷却需求而无需经历状态变化的解决方案。另一方面,在建筑物地下储存冰和水占用大量空间,在空间拥挤的老建筑中改造“冰电池”任务艰巨,促使其他初创公司寻找更节省空间的储水方式。
此外,还需将“冰电池”成本与传统储能形式如锂离子电池(LIB)进行比较。LIB是目前最节能的储能选择,但也是最昂贵的,其制造需组装许多组件且生命周期有限。而水基储能操作更简单,无论循环次数多少,储能容量都不会降低。但“冰电池”只能满足冷却需求,且只有在高峰和非高峰时段电价差异较大的情况下才可行。
在进行“冰电池”方案切换前,必须考虑多种因素,其中许多因素可能因每个安装站点而异。














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