【视野】麻省理工靠古帝国解决现代再生能源储能问题

再生能源的发展呈秋风扫叶之势，锋不可挡，但储能问题也随之而来，我们可以看到特斯拉日前与维斯塔斯风力系统公司合作，积极想将更多储能电池集成至风力涡轮机，以帮助平衡电网的稳定性。现在，麻省理工学院团队更借用古智慧──来自公元前17世纪西台古帝国发明的耐火砖（Fire brick）技术。研究人员发想，或许可将再生能源的过剩电力转换成热能储存在耐火砖里，需要时再将热能转换回电力。

西台帝国（Hittite）创建于公元前17世纪晚期、瓦解于公元前12世纪，是一个雄峙近东的亚洲古国，除了西台楔形文和《西台法典》外，他们最无人不知无人不晓的就是当时独步天下的冶铁技术，以及令埃及等周遭大国不寒而栗的骁勇善战。

西台人是西亚地区乃至全球最早发明冶铁术和使用铁器的国家，也是世界最早进入铁器时代的民族。西台国王建立了一支携有先进铁兵器的精锐军队，屡次让埃及法老御驾亲征还吃瘪；他们在战场上无往不利，所向披靡，常使敌军闻风丧胆。

也是西台人约在公元前1600年发明的耐火砖（用于炼铁窑），或许可成为今日用来存储风能和太阳能的好方法。麻省理工学院核科学与工程学系教授查尔斯·大众伯格（Charles Forsberg）利用这项古技术开发出“FIRES”蓄热系统，可将太阳能、风能高峰产电时的过剩电力转换成热能储存在耐火砖里，这些热既可直接用在燃料工业，也可在需要时转换回电力出售给电网。研究已发布在《电力期刊》。

耐火砖是砖块的变种，由黏土制成，可承受温度达1600℃，查尔斯·大众伯格的想法是利用电阻加热器将电力转换成热量，再透过改变黏土的化学成分，让不同区块的耐火砖呈现不同特性，比如放在核心区域的耐火砖具高导热性，更容易透过电阻加热器来吸收热量；放在结构外部的耐火砖则具极低导热性，以形成绝缘外壳来帮助保持中心区域的热能。

阳光明媚的白天或是吹着强风的夜晚，都让太阳能和风能的发电量达到顶峰，此时的电价几乎跌到谷底，比如美国爱荷华州、加州或德国，在太阳能和风能发威时，电力价格都接近零。查尔斯·大众伯格说，“FIRES”系统将可提高再生能源公用事业市场的最低电价（可能跟天然气价格一样），因为多余的电将转换成热，送进实际上对“热”需求大于电力总需求的燃料工业。

而燃料工业（如燃煤业）可直接用这些热来推动涡轮机发电，减少燃烧化石燃料的量，一方面来说，也可以推动包括核能业在内生产无碳电力。只不过，“FIRES”系统目前还有些微限制，普通的电阻加热器顶多只能加热至850℃，但推动天然气发电涡轮机需要至少1600℃的温度。查尔斯·大众伯格最后建议，可以让耐火砖一起做为低成本的电阻加热器，最有希望的材料是碳化矽。

目前，研究人员正在寻找可尝试利用该系统的客户，很可能是一家需大量热能的乙醇炼油厂。不过，也有专家提醒，如果这种系统没有高效的隔热屏障，将热完全封闭在绝缘套管中，则热封模式几乎不能维持，必须设计某种真空阻挡层以防任何热能逸散损失，才能进行长期储热。在利用最有效的热回电技术之时，同样重要的是要确保这种创举能否带来确实的经济效应。

来源：科技新报