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这座位于撒丁岛上的巨型 “气泡”，内部储存着 2000 吨二氧化碳。但这些气体并非捕集自工厂排放或直接从空气中提取，而是购自专业气体供应商，并被永久密封在穹顶系统内，肩负着一项环保使命：将可再生能源产生的大量富余电力储存起来，待需取用。

这套系统由总部位于米兰的 Energy Dome 公司研发，是全球首款投入实际应用的“二氧化碳电池”。该电站通过在密闭系统内每日压缩与膨胀二氧化碳，驱动涡轮机发电，可实现 20 兆瓦功率连续供电 10 小时，总储能容量达 200 兆瓦时。2026 年起，该型电站的复刻项目将在全球范围内陆续开工。

毫不夸张地说，仅需半天时间就能完成穹顶的充气搭建。整套电站的其余设施建设周期不足两年，且几乎可以部署在任何拥有 5 公顷平整土地的区域。

首个撒丁岛以外的项目将由印度最大电力企业之一的NTPC Limited承建。该公司计划于 2026 年某个时间点，在卡纳塔克邦的库吉电厂建成其首座二氧化碳电池储能电站。与此同时，美国威斯康星州的公用事业公司Alliant Energy已获得官方批准，将于 2026 年启动同类项目建设，投运后可满足 1.8 万户家庭的用电需求。

科技巨头 Google 也对这一技术青睐有加，计划在其位于欧洲、美国及亚太地区的核心数据中心所在地快速部署该储能系统。其核心目标是为高耗电的数据中心提供全天候清洁能源，即便在无光无风的时段也能稳定供电。双方于今年 7 月宣布建立合作关系，这也是 Google 在长时储能领域的首笔投资。

“我们一直在全球范围内物色各类储能解决方案。”Google 能源战略高级负责人 Ainhoa Anda 在巴黎表示。这家科技巨头面临的挑战不仅是寻找长时储能技术，更要确保该技术能适配不同地区的独特技术参数。“因此标准化至关重要，这也是我们格外看好 Energy Dome 的原因之一，他们的系统真正实现了即插即用。”

Ainhoa Anda 透露，Google 将优先在减排效益显著、电网稳定性需求高且可再生能源富余量大的区域部署 Energy Dome 储能系统。这些设施既可毗邻 Google 数据中心建设，也可选址于同一电网内的其他区域。不过双方并未披露此次合作的具体条款。

Ainhoa Anda 表示，Google 期望助力这项技术 “迈入大规模商业化阶段”。

在长期能源储存上发挥创意

所有这些激动人心的动力源于Energy Dome位于撒丁岛奥塔纳的唯一全尺寸电网电厂，该电厂于7月竣工。它的建设旨在帮助解决能源转型中最大的挑战之一：需要能够连续供电超过8小时的电网规模储能。行业术语称为长期储能（LDES），这一概念是最大化可再生能源价值的关键。

当阳光和风能充足时，太阳能和风电场产生的电力往往超过电网所需。所以储存多余的资源以便在资源稀缺时使用是合理的。LDES还通过提供备用和辅助电力，使电网更加可靠。

问题在于，即使是市场上最好的新型电网级储能系统——主要是锂离子电池——也只能提供大约4到8小时的储存时间。这不足以支撑一整夜，或多天多云无风，或一年中最热的一周，能源需求达到顶峰。

二氧化碳离开穹顶后，会被压缩、冷却、还原为液体，并储存在压力容器中。释放能量的过程反向进行：液体被蒸发、加热、膨胀，然后通过涡轮机发电。

理论上，锂离子电池系统可以通过扩容实现更长的储能时长，但如此规模的系统在经济层面通常不具备可行性。目前业界也在研发其他化学体系与技术路线的电网级电池，例如钠基电池、铁空气电池、钒液流电池等。但这些替代技术均面临着能量密度低、成本高、衰减快、融资困难等多重挑战。

研究人员还尝试过多种储能方案：压缩空气储能、储热块 / 储热砂储能、氢能 / 甲醇储能、地下抽水蓄能，甚至是通过悬挂重物下落发电的重力储能（长时储能领域的创新思路着实令人赞叹）。但受限于地质条件、经济效益、能量效率及规模化难度等因素，这些技术的商业化进程均步履维艰。

技术最为成熟的电网级储能方案当属抽水蓄能 —— 该技术通过在不同海拔的水库之间抽水与放水实现能量储存与释放，系统寿命可达数十年，且能实现数千兆瓦功率、数天时长的储能。但抽水蓄能电站对地形条件要求苛刻，占地面积大，建设周期更是长达十年之久。

相比之下，二氧化碳电池几乎完美规避了上述技术的短板。它无需抽水蓄能电站那样的特殊地形，也不依赖电化学电池所需的关键矿产资源；系统所采用的各类组件均拥有成熟的供应链；预计使用寿命接近锂离子电池的三倍；且随着系统规模与储能容量的提升，其度电成本会显著下降。Energy Dome 公司预计，其长时储能解决方案的成本将比锂离子电池低 30%。

这一技术也引起了中国市场的关注。有报道称，中国华电集团与东方电气集团正计划在新疆地区建设一座二氧化碳储能电站。媒体公布的效果图中包含多座穹顶结构，但关于电站规模的报道数据差异较大，有 100 兆瓦与 1000 兆瓦两种说法。两家中国企业均未回应 IEEE Spectrum 的置评请求。

“可以明确的是，他们正在研发一款与我们的二氧化碳电池极为相似，但规模要大得多的产品。”Energy Dome 创始人兼首席执行官 Claudio Spadacini 表示。他评价道：“中国企业实力雄厚、行动迅速，并且资金充足。”

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实地探访了 Energy Dome 位于撒丁岛的储能电站。彼时穹顶内的二氧化碳刚被全部抽出，得以一窥其内部真容。这座巨大的空间内部呈单一色调，空旷至极。原本用于容纳常压二氧化碳的内膜，此刻已完全坍落在地面上，仅剩零星气团裹挟着残气，将这片米白色的薄膜撑起些许鼓包。

半透明的外穹顶允许部分日光渗入，为这片广阔的空间笼罩上一层柔和的光晕。整个穹顶没有任何结构性框架支撑，仅依靠内外气压差维持其挺立形态。

“确实很震撼，但这背后都是纯粹的物理原理。” Energy Dome 全球营销与传播总监 Mario Torchio 回应道。

穹顶外部，一系列设备通过蜿蜒的管道相连，负责将穹顶内的二氧化碳抽出，进行压缩与液化处理。整个充电过程分为三步：首先，压缩机将二氧化碳气体的压力从 1 巴（100000 帕斯卡）提升至约 55 巴（5500000 帕斯卡）；接着，储热系统将压缩后的二氧化碳冷却至环境温度；最后，冷凝器将其转化为液态，储存于数十个体积堪比校车的压力容器中。整套充电流程耗时约 10 小时，完成后系统即处于满电状态。

放电过程则完全逆向进行：液态二氧化碳被蒸发并加热，随后进入一台膨胀涡轮机 —— 其工作原理类似于中压蒸汽轮机。涡轮机驱动同步发电机旋转，将机械能转化为电能并入电网。发电后的二氧化碳气体恢复至常压状态，被重新送回穹顶储存，等待下一轮充电循环。

能源穹顶工程师检查干燥系统，该系统始终保持穹顶内的二氧化碳气体处于最佳干燥水平。

这套系统的原理并非什么尖端科技，但必须有人率先将各环节整合，并找到经济可行的实施方案 ——Claudio Spadacini 称，其公司不仅做到了这一点，还为相关技术申请了专利。“我们在涡轮机械密封技术、储热系统的热量存储方式、冷凝后的余热回收利用等方面的创新，能切实降低成本并提升效率。”

该公司并未采用工业尾气捕集或空气捕集的二氧化碳，而是选择使用高纯度的工业级二氧化碳。原因在于，捕集所得的二氧化碳中含有杂质与水分，会加速设备中钢铁部件的腐蚀。

若穹顶破损会怎样？

当然，这项技术也存在不足之处。同等容量下，Energy Dome 储能电站的占地面积约为锂离子电池储能站的两倍。此外，穹顶最高点的高度堪比体育场，且整体跨度极大，矗立在野外环境中十分显眼，可能会引发部分民众的 “邻避效应”。

若遭遇龙卷风等极端天气该如何应对？Claudio Spadacini 表示，该穹顶可抵御时速高达 160 公里的强风。如果能提前半天收到极端天气预警，公司可将穹顶内的二氧化碳全部压缩储存至储罐中，随后将外穹顶放气收缩。

倘若最坏的情况发生，穹顶出现破损，2000 吨二氧化碳将直接泄漏到大气中。这一排放量大致相当于 15 架波音 777 客机往返纽约与伦敦一次的碳排放总量。“但相较于一座燃煤电厂的排放量，这一数值微不足道。”Claudio Spadacini 解释道。他同时指出，在气体完全消散前，人员需撤离至 70 米以外的安全区域。

这项技术是否值得投入？从争相布局的企业名单来看，答案显然是肯定的。

关键词： 二氧化碳电池 储能