美国正致力于实现能源来源的脱碳，以符合拜登-哈里斯政府到 2050 年实现净零排放的目标。全国许多主要城市，如纽约市和新奥尔良，也已独立设定了到 2050 年实现净零排放的时间表。
为了实现脱碳，这意味着需要建立能源存储系统，以便在可再生能源不可用时电网仍能正常运行。这样做将意味着扩大锂电池存储，以支持风能或太阳能等可再生能源。幸运的是，这项技术正变得越来越容易获得。根据《耶鲁环境 360》的一份报告，美国在 2020 年创纪录地安装了 1.2 吉瓦的电池存储。预计在未来几年内，这一数字将增加到 2025 年的略高于 7 吉瓦。
但是，对经济不同部门进行脱碳存在挑战，尤其是在从住宅建筑到商业企业的一切都需要更持久、成本更低的能源存储，以避免为了驱动其公用事业而重新依赖化石燃料时。
[相关：这项百年技术可能是能源存储的未来关键]
为了应对这一挑战，美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员正在测试一种使用廉价硅砂作为介质的新型热能存储技术。经济长时储能（ENDURING）项目，又称“利用低成本热能存储和高效率电力循环实现长时储能”，它能吸收风能或太阳能的过剩电力，并用这些电力将硅砂超加热。ENDURING 项目的研究员Zhiwen Ma认为，这种实验性解决方案是在不久的将来实现净零排放的方法。
“虽然电力脱碳有明确的途径，但整个经济的脱碳——这包括建筑供暖和工业流程等——更具挑战性，因为天然气非常便宜，难以替代，”Ma在上周 NREL 的一份新闻稿中说道。
该系统的工作原理是，具有高热能保持和传导潜力的硅砂通过一个可达 1200 摄氏度的加热器重力输送。加热后，颗粒被送入混凝土制成的隔热筒仓中，可储存数天。当需要能量时，硅砂通过一个热交换器，然后对气体加压，以驱动涡轮机并旋转发电机产生电力。
筒仓的大小可以根据所需的能量进行缩放。（在 NREL 发布的设计图纸中，它们看起来有几层楼高。）整个系统可以连接到现有电网，也可以放置在退役的燃煤或燃气发电厂中。研究人员解释说，储存的热能可以在用电高峰期释放，此时风能和太阳能有限，例如在清晨或晚上，人们更有可能在家并同时使用多个电器。
根据新闻稿，一个单独的硅砂系统可以储存高达 26,000兆瓦时（即 26 吉瓦时）的热能。作为比较，美国核管会的一份报告指出，“对于常规发电机，例如燃煤电厂，一兆瓦的容量所产生的电力大约相当于 400 到 900 个家庭一年的用电量。”然而，太阳能等可再生能源一次性只能为较少的家庭供电。
像 Ma 这样的研究人员认为，反复使用硅砂进行热能存储可以帮助取代煤炭和天然气等传统供暖燃料。此外，硅砂的成本约为每吨 50 美元，这比锂电池的单位成本便宜得多（尽管锂电池的价格也在下降）。
其他 ENDURING 研究人员，如Patrick Davenport，也同意硅砂存储系统可以帮助逐步淘汰不可持续的能源。他在新闻稿中说道：“沙石和混凝土筒仓以及耐火材料隔热层是非常便宜的材料，可以实现低成本的能源存储。”他接着说，指的是电池存储，“传统的四小时存储技术无法很好地扩展到电网或城市规模。现在我们需要大规模的能源存储，这项技术非常有意义。”
原型加热器目前正在一个未公开的地点进行测试，《PV Magazine》报道称。
