（来源：MIT TR）

随着炎热天气气温的升高，许多人会马上调高风扇或空调的风力。这些制冷系统对电网构成了巨大压力，也因此启发了一些发明家创造出既能储存能量又能消耗能量的新系统。

制冷占全球建筑物电力需求的 20%，随着地球变暖以及越来越多地区开始采用冷却技术，这一比例预计将会升高。在高峰用电时段，空调在世界某些地区的总电网需求中占比超过一半。

通过整合储能功能的新制冷技术可以在可再生能源电力可用且用电需求较低时自行充电，并在电网承压时继续提供冷却服务，从而有所帮助。“我们说，把问题变成解决方案，”Nostromo Energy 的创始人兼首席技术官 Yaron Ben Nun 表示。

Nostromo Energy 的一种系统，他们称之为 IceBrick，基本上是一个巨大的冰块托盘。它使用水和乙二醇混合溶液冷冻装有水的单独胶囊。一个 IceBrick 可以由数千个这样的容器组成，每个容器大约能容纳半加仑（约两升）的水。

隔热材料保持胶囊处于冻结状态直到需要使用它们来帮助冷却建筑物。然后冰被用来降低水-乙二醇混合液的温度，进而冷却在建筑物冷却系统中循环的水。Ben Nun 表示，整个系统被设计为能与现有设备配合使用的附加组件。

Nostromo 于 2023 年在美国安装了其首个系统，地点位于洛杉矶的比佛利希尔顿酒店。该系统的容量为 1.4 兆瓦时，同时也服务于相邻的华尔道夫阿斯多里亚酒店。该安装包含 4 万个胶囊，共计约 15 万磅的冰。它通常会在夜间开始并持续 10 到 12 小时进行充电，直到中午左右完成。这样就能在下午晚些时候到傍晚时分——也就是电网需求高且随着太阳落山太阳能减少的时候——准备好释放其冷却能力。

使用 IceBrick 会增加总的冷却所需的电力，因为在循环过程中会因效率损失而消耗部分能量。但目标是在高峰时段减少能源需求，这可以为建筑业主削减成本，Ben Nun 表示。他补充说，公司正在筹措大约 3 亿美元的资金，其中部分资金来自美国能源部贷款计划办公室（US Department of Energy’s Loan Programs Office），用于在加州全面资助 200 套这样的系统。

Nostromo 的 IceBrick 由单独的胶囊构成，这些胶囊通过冻结和融化来储存能量（来源：NOSTROMO）

虽然建筑业主可以从这些独立的储能解决方案中立即受益，但真正有助于电网的潜力在于当这些系统被连接在一起时，Ben Nun 表示。

当电网承受极大压力时，公用事业公司有时被迫切断某些区域的电力供应，导致人们在最需要电力的时候无法获得电力。能够根据电网需求调整的技术可以帮助减少对这种轮流停电的依赖。

这种方法并非新颖——许多商业设施都配备有大型储罐，用于储存冷水或其他冷却流体，这些流体可以在任何时候降低建筑物内的温度。但 Ben Nun 表示，Nostromo 的技术可以通过冻结和融化过程而非仅仅冷却液体，使用更少的材料来储存更多的能量。

初创公司 Blue Frontier 通过构建使用吸湿剂的冷却系统，在这个领域中脱颖而出。这些材料能够吸收空气中的水分——就像新鞋或包里常带的那种小包硅胶珠。但该公司使用的是浓缩盐溶液，而不是那些珠子。

Blue Frontier 的冷却装置让空气流过一层薄薄的吸湿剂，从而抽取出空气中的水分。随后，干燥的空气被用于蒸发冷却过程（类似于汗水如何冷却皮肤的方式）。

Blue Frontier 的创始人兼首席执行官 Daniel Betts 表示，吸湿剂冷却系统可以比目前市场上传统的蒸汽压缩式空调更加高效。但该系统还从能够在特定时间段充电并在其他时间提供冷却的能力中获益。

吸湿剂冷却中能量储存的关键在于再充能的过程：像海绵一样，吸湿剂只能吸收一定量的水分之后就需要被挤干。Blue Frontier 通过使盐溶液中的一些水分蒸发来实现这一点，通常是使用热泵，从而使溶液变得更浓。再充能系统可以持续运行，或者以脉冲方式运行，以匹配电力价格低廉或更多可再生能源可用的时间段。

Betts 表示，这些能量储存技术的好处是不需要人们降低或关闭他们的冷却系统来帮助减轻电网的压力。Blue Frontier 目前正在与客户测试几套系统，并希望不久后能够大规模生产。虽然商业建筑首先获得了安装，但 Betts 表示他对将这项技术引入家庭和其他建筑也很感兴趣。

Rocky Mountain Institute 是一家非营利性的能源智库，其碳中立建筑项目的主要负责人 Ankit Kalanki 表示，这些正在开发新技术的公司面临的一个挑战是如何有效储存大量能量而不增加过多的成本。空调等冷却技术已经很昂贵，因此未来的解决方案必须具有竞争力的价格才能在市场上立足。但他补充说，鉴于全球日益增长的冷却需求，新技术仍有重要的机会来满足这些需求。

仅仅重新考虑空调还不足以应对未来冷却能源需求的巨大增长，预计到 2050 年这一需求可能会增加三倍。既要满足这种增长又要减少排放，我们还需要显著增加可再生能源的产能以及电网上的巨型电池安装。但是，提高空调系统的灵活性可以帮助减少达到零碳电网所需的投资。

制冷系统可以帮助我们应对气候变暖的问题，Ben Nun 表示，但现有的选择存在一个问题：“你可以让自己凉快下来，但却让地球持续变暖。”

原文链接：

https://www.technologyreview.com/2024/08/06/1095707/air-conditioner-battery/