史丹福大學的研究表明，"耐火磚"具有成本效益高的熱特性，使其成為理想的能源儲存解決方案，有可能以較低的成本加速全球向可再生能源的過渡。
根植於古老方法的耐火磚技術可透過為高溫工藝儲存可再生能源，大幅降低工業排放和成本，從而有效支持聯合國 2050 年凈零排放目標的實作。
根據史丹福大學領導並行表在【美國國家科學院院刊】（PNAS Nexus）上的最新研究，一種可以追溯到青銅時代的技術可以提供一種快速且經濟實惠的方法，以支持聯合國到 2050 年實作凈零排放的目標。
這項技術是將吸熱磚組裝在一個隔熱容器中，將太陽能或風能產生的熱量儲存起來，以便日後在工業生產所需的溫度下使用。然後，在需要時，可透過"耐火磚"堆中的通道將熱量釋放出來，從而使水泥、鋼鐵、玻璃和造紙廠即使在沒有風力和陽光的情況下也能利用可再生能源執行。
這些系統是一種熱能儲存形式，最近已有幾家公司開始將其商業化，用於工業熱能儲存。這些磚塊由與數千年前原始窯爐和煉鐵爐內襯隔熱磚相同的材料制成。為了最佳化儲熱而不是隔熱，這些材料以不同的數量組合在一起。
電池可以儲存來自可再生能源的電力，並根據需要提供電能以產生熱量。該研究的主要作者、史丹福大學多爾可持續發展學院和工程學院土木與環境工程系教授馬克-雅各布森（Mark Z. Jacobson）說："耐火磚儲存與電池儲存的區別在於，耐火磚儲存的是熱量而不是電能，而且成本只有電池的十分之一。"材料也簡單得多。它們基本上就是泥土的組成部份。"
許多行業的生產都需要高溫熱能。生產水泥的工廠溫度至少需要達到 1300攝氏度（近 2400華氏度），生產玻璃、煉鐵和煉鋼的工廠溫度需要達到 1000攝氏度（約 1800華氏度）或更高。根據雅各布森和合著者丹尼爾-桑博（Daniel Sambor）的計算，目前全球約有 17% 的二氧化碳排放來自燃燒化石燃料為工業生產提供熱能。利用可再生能源生產工業用熱幾乎可以消除這些排放。
土木與環境工程博士後學者桑博說："透過以最接近最終用途的形式儲存能源，可以減少能源轉換中的低效率。在我們的研究領域中，人們常說'如果你想洗熱水澡，就儲存熱水，如果你想喝冷飲，就儲存冰塊'；因此，這可以概括為'如果你需要工業用熱，就把它儲存在耐火磚中'"。
研究人員開始研究在 149 個國家使用耐火磚儲存大部份工業過程熱量的影響，假設未來每個國家都已過渡到使用風能、地熱能、水電和太陽能等所有能源。這 149 個國家占全球化石燃料二氧化碳排放量的 99.75%。雅各布森說："我們的研究是首次將耐火磚作為解決方案的一部份，對可再生能源的大規模過渡進行研究。我們發現，耐火磚能夠以更快的速度和更低的成本過渡到可再生能源，這對每個人的健康、氣候、就業和能源安全都有幫助。"
在 2050 年 149 個國家全部使用可再生能源的假設未來中，研究小組使用電腦模型比較了兩種方案所涉及的成本、土地需求、健康影響和排放。在其中一種方案中，耐火磚提供了 90% 的工業用熱。在另一種情景中，工業生產過程中不使用耐火磚或其他形式的熱能儲存。在沒有耐火磚的情景中，研究人員假設工業生產過程的熱量將來自電爐、加熱器、鍋爐和熱泵，並使用電池為這些技術儲存電力。
研究人員發現，與不使用耐火磚儲能的方案相比，使用耐火磚的方案可使 149 個國家的資本成本減少 1.27 萬億美元，同時減少對電網能源的需求和對電池儲能容量的需求。
加快向清潔能源過渡的解決方案也與人類健康息息相關。先前的研究表明，燃燒化石燃料造成的空氣汙染每年導致數百萬人提早死亡。雅各布森說："我們用電力取代的每一點燃燒燃料都會減少空氣汙染。由於高速轉型的資金有限，整個系統的成本越低，我們就能越快地實作轉型。"
雅各布森的職業生涯一直致力於了解空氣汙染和氣候問題，並為國家、州和城市制定解決這些問題的能源計劃。但他對耐火磚的關註相對較新，其靈感來自於他希望找到可以快速采用的有效解決方案。
"試想一下，如果我們提出一種既昂貴又困難的過渡到可再生電力的方法--接受者肯定寥寥無幾。但是，如果這種方法比以前的方法更省錢，那麽實施起來就會更快，讓我感到興奮的是，它的影響非常大，而我所研究的許多技術，它們的影響都是微不足道的。在這裏，我可以從多個角度看到低成本帶來的巨大效益，從幫助降低空氣汙染死亡率到使世界更容易過渡到清潔的可再生能源。"
編譯自/scitechdaily
DOI: 10.1093/pnasnexus/pgae274
