近几十年来的代价风而且太阳能发电量大幅下降。这是美国能源部预测可再生能源将成为最重要的能源之一到2050年美国增长最快的能源来源．

然而，储存能量仍然相对昂贵。还有可再生能源的产生不是所有时间都可用的它发生在刮风或阳光照耀的时候，储存是必不可少的。

作为一个国家可再生能源实验室的研究员(NREL)，我与联邦政府和私营企业合作开发可再生能源存储技术。在最近报告美国国家可再生能源实验室的研究人员估计，美国可再生能源的存储能力有可能增加到到2050年将达到3000%．

这里有三种新兴技术可以帮助实现这一目标。

不再收取

从小型电子产品的碱性电池到汽车和笔记本电脑的锂离子电池，大多数人已经在日常生活的许多方面使用电池。但仍有很大的增长空间。

例如，放电时间长达10小时的大容量电池在夜间储存太阳能或增加电动汽车的续航里程方面可能很有价值。现在很少有这样的电池在使用。然而，根据最近的预测在美国，到2050年可能会安装超过1000亿瓦的这种电池。作为比较，这是是胡佛大坝发电量的50倍．这可能会对可再生能源的可行性产生重大影响。

最大的障碍之一是锂和钴的供应有限，目前锂和钴是制造轻便、强大电池的关键。根据一些人估计到2050年，全球约10%的锂和几乎所有的钴储量将枯竭。

此外，世界上近70%的钴是在刚果开采的，其开采条件长期以来被记录为不人道的．

科学家们正致力于开发技术回收锂和钴电池，以及设计基于其他材料的电池。特斯拉计划生产无钴在未来的几年内。其他人的目标是用钠代替锂它的性质与锂非常相似，但含量更丰富。

更安全的电池

另一个优先事项是使电池更安全。需要改进的一个方面是电解质——通常是液体的介质允许电荷流动从电池的阳极或负极，到阴极或正极。

当电池在使用时，电解液中的带电粒子会四处移动，以平衡从电池中流出的电量。电解质常含有易燃物质。如果它们泄漏，电池可能会过热起火或熔化。

科学家们正在开发固体电解质，这将使电池更坚固。粒子在固体中移动要比在液体中移动困难得多，但是令人鼓舞的实验室规模的结果建议这些电池可以在未来几年用于电动汽车，目标日期为商业化最早在2026年。

虽然固态电池非常适合用于消费电子产品和电动汽车，但对于大规模的能量存储，科学家们正在追求全液体设计液流电池．

在这些装置中，电解质和电极都是液体。这可以实现超快充电，也可以很容易地制造出真正的大电池。目前，这些系统非常昂贵，但研究仍在继续降低价格．

将阳光储存为热量

在某些情况下，其他可再生能源存储解决方案的成本低于电池。例如,聚光太阳能发电厂使用镜子集中的阳光它会加热数百吨或数千吨盐，直到盐融化。这种熔盐被用来驱动发电机，就像传统发电厂用煤或核能来加热蒸汽和驱动发电机一样。

这些加热的材料还可以储存起来，在阴天甚至晚上发电。这种方法可以让集中的太阳能24小时工作。

这种想法可以适用于非太阳能发电技术。例如，风力发电可以用来加热盐，以便在没有风的时候使用。

集中式太阳能发电仍然相对昂贵。为了与其他形式的能源生产和存储竞争，它需要提高效率。实现这一目标的一种方法是提高盐的加热温度，从而实现更高效的发电。不幸的是，目前使用的盐在高温下不稳定。研究人员正在努力开发新的盐或其他材料，可以承受高达1300°F(705°C)的温度。

如何达到更高温度的一个主要想法是加热沙子而不是盐，因为盐可以承受更高的温度。然后用传送带将沙子从加热点运到仓库。能源部最近宣布资助一项中试聚光太阳能发电厂基于这个概念。

先进的可再生燃料

电池可以用于短期储能，而聚光太阳能发电厂可以帮助稳定电网。然而，公用事业也需要储存大量的能量，以维持无限长的时间。这是可再生燃料的一个角色氢而且氨．当风力涡轮机和太阳能电池板产生的电力超过电力公司客户的需求时，公用事业公司会用剩余的电力生产这些燃料，从而将能量储存在这些燃料中。

氢和氨每磅含有比电池更多的能量，所以它们可以在电池不能的地方工作。例如，它们可以被使用用于运输重物和运行重型设备，以及火箭燃料．

如今，这些燃料大多由天然气或其他不可再生能源制成化石燃料通过非常低效的反应。虽然我们认为它是一种绿色燃料，但今天大多数氢气都是由天然气制成的。

科学家们正在寻找利用可再生电力生产氢和其他燃料的方法。例如，有可能通过分裂水分子使用电力。关键的挑战是优化流程，使其高效经济。潜在的回报是巨大的:取之不尽、完全可再生的能源。

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克里·里皮(Kerry Rippy)是科罗拉多州戈尔登市国家可再生能源实验室的研究员。这篇文章是最初发表于The Conversation并在创建共享许可下在此重新发布。