炼铝炉启发液态金属电池的研发 德国最大铝厂要成为虚拟电池

炼铝业耗用大量能源，过去一向被视为电网的沉重负担，不过，许多学者专家很早就提出，炼铝大量耗电的流程若能智能调控，反而能成为“虚拟电池”，充当电网的稳定力量。如今德国最大铝厂三铝（TRIMETAluminium）即将把这项理论付诸实行，为德国电网供应高达112万度电力储存容量的虚拟储存资源。

虚拟储存可说是能源储存的能源效率最高的一种储存方式，由于不涉及真正的储存能源与释放，虚拟储存的“储存效率”可高达90~95%，当德国积极发展可再生能源，要处理所谓可再生能源的不稳定问题时，虚拟储存资源成为绝佳解决方法，比起真正的能源储存技术，如俗称“风穴”的高压空气储能，或是电力转换为天然气的化学储能，都更加有经济效益。

在各种能源储存的解决方法中，炼铝业更占据相当好的战略地位。炼铝厂身为超级用电大户，往往原本就直接接在电网的高压网络中；相对的，若要建立大规模电网级能源储存设施，譬如电池技术或“风穴”，还得兴建连结到电网的输配线路。炼铝厂作为虚拟能源储存，完全没有新建高压输配线路的必要。

每炼出一吨的铝，要耗费1.4万度电力，可见其用电之钜，三铝身为用电大户，先前就已经配合德国电力网络的需求反应计划，当电力尖峰供给紧绷时，暂时将炼铝炉离线，减轻负载。如今更进一步，将以虚拟电池系统和电网供需更紧密结合。

三铝与北莱茵西伐利亚洲的伍珀塔尔大学技术合作，开发可调控供电却能维持炼铝电解槽能源平衡的技术，让电力供应的改变不会影响电解槽内部磁场平衡，如今规划投入2年期的工业级前导示范计划，斥资3,600万欧元，在其埃森炼铝厂一条生产线上，改造120座炼铝炉成为可上下调整用电量25%的虚拟电池。

炼铝炉启发液态金属电池的研发

改造后的炼铝炉因应电力网络的供需，随时可调拨调整使用，不仅成为电网稳定的一大利器，本身也能缓冲电网的意外波动，可说一箭双雕。此次前导计划改装完成后，其虚拟储存的能力，相当于一座中等规模的抽蓄水力发电厂。三铝表示，若把德国四大炼铝厂都改装成虚拟电池，将拥有相当于德国三分之一抽蓄水电的储能能力。

三铝如今仍是家族公司，业务也还在成长，2015~2016财务年度生产77.5万吨铝，较前一年增产5%，每年用电量高达1,000亿度规模，三铝为了加入保护地球的行列，积极进行多种环保节能与绿能措施，包括回收95%的生产废料再制，并在汉堡的炼铝厂兴建3架风力发电机。进行这次前导计划的埃森厂，每年生产30万吨铝块，也是当地最大工业雇主，虚拟电池成为埃森用来争取2017年欧洲绿能首都的示范计划。

炼铝炉过去启发了液态金属电池的研发，美国新创事业Ambri就是从炼铝炉得到灵感，因为炼铝的过程等于储存大量电力，而反转炼铝的过程，则可以放出所储存的电力，使炼铝槽本身就相当于高能量密度电池，Ambri因此有了液态金属电池的灵感，不过液态金属电池使用上有诸多限制，例如不可摇晃，否则内部金属分层若被打破，会引起短路而起火或爆炸，因而无法用本地震带，又必须让金属处于熔融态，不仅提高制造与维护上的成本，也有潜在危险。

Ambri虽然积极尝试各种不同的金属配方，以降低成本，但是至今仍未能推出具有经济效益的产品。如今倒是炼铝业本身先把炼铝炉做为虚拟电池应用，比起设置液态金属电池设备为电网及能源储存设施，直接使用虚拟电池技术，更为经济实惠。

三铝的努力，也可给我们一个启示，随着各种需求反应、虚拟电池等等智能技术的发展，用电大户并非只能是电网的沉重负担，也可以成为电网的稳定力量。调节电网需求，并非一味追求扩增总发电容量，与需求端更紧密的连结，让电网更智慧化调控，更加有效率的应用资源，会是快速、省钱，又有效的办法。