全球对太阳能和风能的需求持续飙升。自2009年以来，全球太阳能光伏装置平均每年增加约40%，风力涡轮机的装机容量翻了一番。
风能和太阳能产业的急剧增长导致公用事业公司开始测试能够存储剩余清洁电力的大规模技术，并在阳光和风力短缺时按需提供。
现在，斯坦福大学的一个研究小组已经研究了制造电池和其他电网存储技术的“能量成本”。问题在于风能和太阳能光伏等可再生能源供应能否产生足够的能源来推动其自身的增长和必要的能源储存行业的增长。
斯坦福大学的研究助理迈克尔戴尔说：“无论何时你建造一项新技术，都必须预先投入大量能源。” “研究表明，风力涡轮机和太阳能光伏装置现在产生的能量超过了它们消耗的能量。问题是，风能和太阳能产业可以提供多少额外的电网规模存储，仍然是电网的净能源供应商?”
戴尔和他的斯坦福大学同事在3月19日的能源与环境科学期刊网络版上写道，从充满活力的角度来看，风电行业可以轻松承担大量存储空间，足以提供超过三天的不间断电力。然而，该研究还表明，太阳能行业只能承受约24小时的能量储存。这是因为制造太阳能电池板需要比风力涡轮机更多的能源。
该研究的第一作者戴尔说：“我们通过同时建造电池和其他存储技术，考虑了太阳能和风能行业的额外负担。” “我们的分析表明，即使拥有大量的电网规模存储，今天的风电行业也是积极可持续的。我们发现太阳能行业还可以通过减少制造太阳能光伏发电的能源来实现可持续的存储容量。”
他说，还需要减少电池制造的能源投入。
有利的风
多年来，消费者已经学会了对煤炭，天然气或石油发电厂的电力需求。但这些提供可靠的全天候能源的化石燃料也会释放出导致全球变暖的兆吨温室气体。
风能和太阳能发电场提供无排放能源，但只有在风吹或太阳照射时才能发电。剩余能源可以存储起来供以后使用，但今天的电网存储容量很小，因此其他措施用于平衡电力供需。
在该研究中，斯坦福大学的团队考虑了各种电网存储技术，包括电池和地质系统，如抽水蓄能电站。对于风电行业，调查结果非常有利。
“风能技术产生的能量远远超过消耗能源，”戴尔说。“我们的研究表明，风能产生足够的剩余电力来支持长达72小时的电池或地质存储。这表明该行业可以部署足够的存储空间来应对风力的三天平静，这是许多天气系统常见的，仍为社会提供净电力。“
结果对于陆上风力涡轮机尤其有用。“我们发现，由三天的地质储存支持的陆上风能够支持100%的年增长率 - 换句话说，每年增加一倍 - 并且仍然保持能源盈余，”他说。
研究报告的共同作者，能源资源工程教授，斯坦福大学全球气候与能源项目(GCEP)主任萨莉·本森说：“这些结果非常令人鼓舞。” “他们表明，你可以创造一个可持续的能源系统，通过将风能和储存结合在一起来发展和维持自身。这取决于行业的增长速度，因为你的增长越快，建造新涡轮机和电池所需的能量就越多“。
太阳能行业
对于太阳能行业，斯坦福大学的研究小组发现，需要做更多的工作才能使电网规模的存储能够持续发展。该研究表明，一些太阳能技术，如单晶硅电池，发展得如此之快，以至于它们都是净能量吸收器 - 也就是说，它们消耗的电能比回馈电网要多。研究总结说，从充满活力的角度来看，这些行业“不能支持任何级别的存储”。
“我们的分析表明，从充满活力的角度来看，大多数光伏技术只能提供长达24小时的存储，同时将电池和抽水电力混合在一起，”戴尔说。“这表明太阳能光伏发电系统可以配置足够的存储空间，以便在夜间供电，而且该行业仍可能以净能源盈余运行。”
Benson解释说，风能超过太阳能的一个优势是它具有巨大的能源回报。“在几个月内，风力涡轮机产生足够的电力来偿还建造它所需的全部能量，”她说。“但是，一些光伏发电的能源回收时间将近两年。为了可持续地支持电网规模的存储，将需要继续减少用于制造光伏电池的化石燃料的数量。”
其他费用
斯坦福大学的团队主要关注在风能和太阳能农场部署存储的能源成本。研究人员没有计算每隔几年建造和更换电网规模电池需要多少能源，他们也没有考虑在电网上建造和安装大型存储系统的财务成本。
“人们经常会问，存储是间歇性可再生能源的好坏解决方案吗?” 本森说。“这个问题过于简单化了。它既不好也不坏。虽然与从电网购买电力相比，风电的电网规模存储可能不具成本效益，但即使风电行业在增长，它仍然能够负担得起。两位数的速度。
“太阳能行业需要继续减少建造光伏组件所需的能源数量，然后才能提供与今天风能相同的储存量。
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