在新泽西州德普特福德(Deptford)的一个车库里,贾森·休斯(Jason Hughes)在去年花了大半年的时间,从一辆报废的Model S型特斯拉上拆下约6351千克重的电池,将其改造为一个叠层阵列(stacked array),用来存储他设计制作的太阳能系统所生产的能量。
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虽然休斯花掉了2万美元,还耗去上百个小时修改,他改造的这块特斯拉电池,终于可以达到他所需要的电力容量。“这将成为我的电力公司。”他说。在休斯对电池的痴迷和野心里,还有着更为宏大的设想。他想改造电池,并将其打造为能深刻改变全球能源模式的元素。休斯的这项奋斗,就好比制造原子弹的曼哈顿计划的高科技时代版本。
想一想位于芝加哥郊区的储能研究联合中心(the Joint Center for Energy Storage Research)那些还没成功的努力。负责美国能源部支持的电池研究科研中心的白发科学家乔治·克拉布特里(George Crabtree)对彭博社介绍,他们希望在五年内能制造一个或多个不同类型的电池,“成本只有五分之一,储存能量却是现有电池的五倍”。哈佛大学、麻省理工学院、特斯拉等领先的高校、技术公司和初创企业都希望参与其中。一些正试图将iPhone和电动车辆内的标准锂电池的容量翻倍,并大幅降低成本。另一些正采用新颖的化学物质,处理规模庞大的电池系统,使其能便宜地储存足够能量以助力整座城市的电力。
“电池企业有改变世界的能力,这令我们很兴奋。”Imergy电力系统公司的CEO比尔·沃特金斯(Bill Watkins)像一位改革家那样说道。这家公司位于加州弗里蒙特,早些年在公共事业的电池业务开始起步。
沃特金斯曾出任过希捷科技的首席执行官,这是全球最大的计算机数据储存商。沃特金斯表示,电池革命也会像计算机数据存储升级的路径一样,价格随之下降。1980年,淘汰掉软盘的希捷5兆硬盘价格为1500美元。而现在,2TB的数据驱动器,相当于200万兆,零售价还不到200美元。
电池革命的主要驱动力是屋顶和其他形式太阳能的巨大增长,还有可再生能源倡导者的觉醒。可再生能源倡导者认为,存储技术拖了能源变革的后腿。去年,全美太阳能发电相当于350万美国家庭当量,占全部新增电力装机容量的34%。据风能基金会的统计数据,风能设备产生的电力足够约1470万美国家庭使用,差不多相当于52家煤耗发电厂的供电量。
日益提升的电池容量和降低的成本,可以消除可再生能源的体量限制,节能减排成为应对气候变化的强有力武器,并给赢家带来数十亿美元的利润和好名声。不稳定是可再生能源致命的缺陷。太阳能会随太阳下山而减弱,风能会因为风停了而消失。所以,存储多余能量以备不时之需,对于可再生能源显得尤为重要。“阻碍太阳能和风能的不是它们的可用性,而是远远落后于生产技术的可再生能源储存技术。”美国电池研究科研中心的克拉布特里说。早在十多年前,就有研究人员指出,电池存储和成本下降将获得重大突破。但至今没能实现。“在电池技术的所有推动中,其中有多少是真实的?一切都有待观察。”达尔豪斯大学教授杰夫·达恩(Jeff Dahn)说。这位教授一直致力于制造更强劲更便宜的锂离子电池。虽然像休斯这样的狂人对挖掘电池潜能兴奋不已,但他们的存在也证明了廉价的大容量家用电池尚未进入家庭。2月,特斯拉宣布,将尽快推出可用于家庭和企业的消费电池。特斯拉认为这项业务“每年价值数十亿美元”。
再回想一下,反对者们一直对水力压裂革命之父德克萨斯人乔治·米切尔(George Mitchell)说,从坚硬的页岩地层挤压出石油和天然气,在经济上是行不通的。但水力压裂技术已颠覆了能源世界。也请记住,人们第一次看见收发简讯的手机也是嗤之以鼻,不相信它会被广泛使用。现在,美国几乎每个小学二年级的学生都有一部手机。更便宜的电池也意味着,你可以开电动车了,价格和便宜的汽油车一样。而且,有了太阳能电池这个选择,车主们都不用去加油站了。谁会需要电网和石油公司呢?
在本月的日内瓦车展上,英国著名豪华汽车制造商阿斯特·马丁表示,要求工程师生产他们视为“豪华GT驾座未来”的产品。据其介绍,这款DBX概念车由锂硫电池驱动,不使用汽油。正如休斯改造的特斯拉电池所证明的,家庭和企业将拥有自己的电池。价格低廉、功能强大、结构紧凑的电池的推出,会从根本上改变消费者与电力公司的关系。如果房主和企业选择休斯所畅想的做法,他们连接的太阳能电池能全天候产生能量,那么也就不需要电力公司了。
特斯拉CEO马斯克投资的屋顶太阳能安装公司SolarCity,已经开始提供能与特斯拉制造的锂离子电池相配的家用屋顶太阳能系统。根据GTM Research,太阳能电池组合蕴含巨大商机,预计到2018年销售额将增长到每年10亿美元。这项极具前瞻性的设想能够付诸实践,建立庞大的电池阵列可以消除获得太阳能和风能的障碍,因为能量可以存储起来供我们随时有效使用。除了经济效益,这项绿色事业还会带来政治暴利。所有这一切都可能在大多数人意识到之前来临。投资银行UBS在2014年8月的报告中称:“电力市场将在未来10到20年内发生翻天覆地的变化,而这种变化由太阳能和电池驱动。”汽车行业和石油公司也是如此。
休斯改造特斯拉电池的案例,看上去就像一个关键时刻。化石燃料支撑的电网创造了人类奇迹,但它的寿命快要结束了,大多数精通技术的人正在寻求新的东西。“我不会去开采石油,或者在我的地下室炼油。但我可以连接太阳能电池板开车。”休斯说。离新泽西州3800公里外的大洋彼岸,挪威奥斯陆的特隆德·阿维德·卢斯维克(Trond Arvid Rosvik)和休斯有着类似的想法。他们不曾见过面,是通过一个网络论坛认识的。在这个论坛上,特斯拉车主们交换各种经验,从寻找充电桩到自己动手修车。就是在这个论坛,休斯详尽地记录了自己修补改造电池的过程。休斯说,尽管特斯拉的员工们觉得他的项目“非常酷”,但拒绝为他提供建议。
电动车在挪威的销售成绩还不错,1月销售量占所有车型的18%。因为挪威虽然石油资源丰富,但由于高税收,挪威油价几乎是欧洲最高的。电动车主最大的福利是,当以化石燃料为动力的汽车堵得无法动弹时,电动车能使用空着的公交车专用车道。而且,电动车也不用交销售税和注册税。特斯拉在挪威很受欢迎,不过卢斯维克停止了Nissan Leaf的电池研究计划。他花了一周时间破解Leaf的电池组,并将其连接到一组面板上,这样在夏季,他就能全天24小时使用太阳能发电了。他评估了整个系统,结合了从被撞毁而废弃的Leaf上卸下的电池,花了他不到6万瑞典克朗(约合7732美元)。和休斯一样,卢斯维克虽然有技术培训,诸如修理电视和电子产品,但并不是工程师。不过,他并不在乎挑战。“我真不会说这很复杂。我从没用过锂电池,但google一下也没那么难。”他说。特斯拉表示,接下来几个月,将公布更多关于其存储产品的信息。
日产Nissan拒绝评论狂人改造Leaf的电池,不过一位发言人表示公司已经在调查这些电池二次生命的潜力。实际上,Nissan位于富兰克林田纳西州的美国公司有一个连接Leaf电池组的太阳能电池阵列。虽然它可能不是很难,很多狂人的修修补补正踏入“不要在家里尝试”的范畴。2013年波音787客机出现的电池过热故障表明,大容量的锂电池就算在专业人士手中也可能不稳定。在最坏的情况下,高温会导致“热失控”(一种自我维持反应),可引起剧烈爆炸。
休斯和未婚夫阿什利,最近搬到了北卡罗来纳州希科里市(Hickory)的一个4550平方英尺(约合422.7平方米)的房子里。他给房顶和后院装上了99块太阳能电池板,用特斯拉电池进行储能,这样即使没有阳光的时间,备用电源也足够用一周,完全可以隔断电网。这个太阳能住宅供电系统,可以看做是休斯和父亲进行的家庭实验的升级版。在休斯五年级时,休斯和父亲把太阳能电池板和汽车电池连在一起,给咖啡壶、微波炉和世嘉游戏机充电。可能邻居们会觉得奇怪,休斯相信他的想法将传播开来,因为高性能电池会更便宜。“我现在做的工作,在20年后会相当普遍。”他说。或者像联合中心电池项目的克拉布特里描述的改造那样,“房主们将开始说,‘嘿,没什么能阻止我在屋顶安装太阳能电池,在地下室放块电池’,这种做法将越来越完善和细化。”