Deep Dive
Shownotes Transcript
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自二战以来，古巴等国家一直使用短波无线电与间谍进行通信。如果你有密码，那些数字显然都是文字，它们是给安娜的指示，告诉她本周去哪里以及做什么。本周的《犯罪》节目讲述了一个女子为美国政府从事间谍活动17年，以及她如何被捕的故事。
在您收听播客的任何地方收听我们最新的剧集《安娜》。
诺姆，我们有一些令人兴奋的消息。梅雷迪思，发生了什么事？我们有一位新的记者加入了《难以解释》团队。这是尼尔。我知道你见过尼尔。你认识尼尔，这个人。嘿，尼尔。你好。所以尼尔是一位专注于气候变化和气候科学的记者。在过去的几周里，我们一起研究了关于电网的故事。
什么电网？电网。电力电网。好的，你一直在考虑什么电力电网？我主要是在印度南部的班加罗尔长大的。在我成长的过程中，停电是很常见的。就像我们过着我们的日常生活，然后随机地，没有任何预警，所有的灯和风扇都会突然熄灭。♪
停电从来都不是一件有趣的事。但在气候变化真正对世界产生影响之前，情况就是这样。就像，在过去的几年里，我们以一种非常特殊的方式感受到了它。最近我们越来越多地看到的是这些长时间的停电，这是由于极端天气造成的。当这些事情发生时，它们可能是毁灭性的。
飓风玛丽亚袭击波多黎各后，第一批照片现在传来了。该岛几乎全岛停电。飓风玛丽亚导致波多黎各超过一百万人停电，而且至今仍未修复。现在我们在圣胡安听到的唯一声音来自发电机。这是这些人唯一的生命线。当2021年2月极度寒冷的天气袭击德克萨斯州时。北极温度和轮流停电袭击德克萨斯州。
数百万人断电，数百人死亡，电力恢复花了超过一周的时间。创纪录的低温远低于冰点，使电网瘫痪。而且，你知道，在我成长的过程中，我从未见过这种影响，至少对我来说是这样。
在整个事情的大局中，停电是相对较小的不便。但最近，我们一直在世界各地看到这些事件，停电实际上是生死攸关的情况。是的。我也一直在调查这个问题。就像，为什么我们的电网如此不稳定？就像，即使面对极端天气，为什么没有更多的电力？为什么我们不能仅仅……
利用一些储备来维持我们，直到发电厂能够重新上线。我偶然发现了一些让我大吃一惊的事情，那就是
我们在全网级别没有备用电源。就像，我们没有为紧急情况节省电力。我们没有电池？是的，所以，就像我们今天拥有的电池技术一样，它并不适用于像城市或州一级的电力电网那样大的东西。所以我请尼尔帮助我探索这个问题，这个问题就是，
如何将闪电装进瓶子里？要制造一个足够大的电池，以便在停电或极端天气事件后启动我们的电力系统需要什么？这是一个非常引人注目的工程问题，科学问题。当我们开始深入研究这个问题时，我们发现的答案可能是它不关乎制造更好的电池。我们可能需要制造一个更奇怪的电池。
好的，尼尔·迪内什、梅雷迪思·霍德诺特，谈论建造一个奇怪的电池来保持电力。首先，为什么储存电力如此困难？这似乎是我们应该知道如何做的事情。好吧，一个好的起点是什么是电力？是的，因为电力，它不是一种物质。就像，它不是一件东西。
它实际上是一种运动，就像电子的能量。我喜欢把它想象成水中的波浪。好的。对吧？所以一个水分子撞击下一个，撞击下一个，它传递波浪的能量，而不会传递实际的水本身。对。
是的。所以，就像，为了进一步扩展这个比喻，就像想想你在体育场里做波浪时，你站起来挥舞着你的手臂，但你并没有和旁边的人交换座位。就像你挥舞着你的手臂，你旁边的人也挥舞着他们的手臂。所以，你知道，波浪在体育场周围传播，但你仍然坐在你的座位上。所以你就像电子，而波浪是每个人手臂在体育场上下移动的运动。所以这就是电力。电力是一个巨大的体育场波浪。
所以如果电力像体育场里的波浪或海洋里的波浪，那实际上是如何工作的？就像，那如何为……
我不知道，我的灯。你不能像体育场波浪那样抓住运动，因为一旦你抓住它，它就不复存在了。它不再是一种运动了。所以我们的整个电网的设计是为了及时地将电力，将电子体育场波浪输送到您的家中。所以你去打开一个灯开关，对吧？你用来打开灯的电力，就像
就在那时产生的，或者可能只是几分钟前产生的。这完全不是我以为电力工作的方式。我以为它就像，我不知道，我认为……
我以为它有点像一口井或其他什么东西，储存了大量的电力。然后我们就像在利用它。是的，我知道。太疯狂了。是的，我们的电网在这种不稳定的平衡中运行，供应和需求需要始终保持完美的平衡。几乎没有犯错的空间。像单个发电厂停运或传输线出现问题这样无关紧要的事情
在一条传输线上，将会出现不平衡。我和加州大学洛杉矶分校的研究科学家埃里克·福尼尔谈过。他花了很多时间思考电网。
不平衡，电网将面临一段时间的真正困难。特别是如果电网在极端天气下已经承受压力，人们更多地打开空调或加热器，电网可能会遇到大麻烦，可能会发生停电。但是我们有Duracell电池，对吧？如果电力是一种运动，就像体育场里的波浪一样，像这样的电池是如何保持电力的？
所以你不能抓住波浪，但你可以抓住其他东西。所以你可以将电力转化为热量并保持热量。或者你可以转换电力并用它与化学物质相互作用。
并保持化学键中的能量。所以我们不能保持电力本身，但你可以将其转换成另一种形式。所以对于电池，就像你插入遥控器背面的电池一样，它们使用这些可以保持电力电荷的特殊金属。但你实际上并没有包含电力本身。你把它转换成另一种样子，并且……
坚持下去。好的，这似乎很棒。似乎我们有办法储存电力，对吧？为什么我们不能在电网上这样做？是的，我的意思是，最好的电池是锂离子电池，对吧？就像，它们很棒。我们将其用于各种用途。它们在我们的手机、笔记本电脑和电动汽车中。
但问题是它们的规模。像锂离子电池这样的化学电池使用所有这些可以充满电子的特殊金属。但这些金属开采起来很昂贵，而且数量有限。它们是一种有限的资源。锂、镍、钴等。地球的地壳上有足够的这种东西吗？
而且我们现在很难为电动汽车制造足够的电池。所以，你知道，制造一堆电池本身并不容易，但是制造我们需要储存能量来为数百万家庭供电的电池，这是一个很大的要求。我们也开始达到化学电池技术（如锂离子电池）的预期极限。
你是什么意思？它们不够好吗？只是我们需要在创新方面取得巨大飞跃才能按我们在这里讨论的规模使用它们。电池技术一直在快速发展，这就是为什么你会看到电池几乎无处不在的原因，对吧？但我们现在正处于一种缓慢停滞的时期，每一代电池都会变得更好一点，但速度会慢一些。问题是这是否发生得足够快。
所以埃里克的问题基本上是，我们是否有足够的时间发明一种更好的化学电池，以达到我们需要的规模，以拯救电网并防止这些停电？所以像锂离子电池这样的化学电池绝对在储存电力方面有其作用。它们重量轻、便携且功能强大，但
但是，你知道，我们不需要轻便。我们不需要电网的便携性，因为电网不会消失。它被困在原地。因此，最好使用这些锂离子电池，因为它们是一种有限的资源，在使用它们最合理的地方使用它们。对。你知道，我们应该把我们能用的锂离子电池放在电动汽车里，对吧？
这意味着我们必须开始更创造性地思考我们可以做些什么来为电网储存电力。
那么我们在这里做什么？我们不能只制造一堆AA电池。是的，但我们可以使用山脉。哦。像真正的山脉。好的。或者我们可以看看塔楼或地下洞穴。好的。有很多东西。我喜欢塔楼、洞穴和山脉。是的。所以我们必须变得奇怪。休息后再说。
我本来想问你能不能现在就告诉我。不，你必须等待。这是休息时间。我们将收听一些广告，然后我们将带着一点……然后我们将回来。你又做到了。你骗了我。对《难以解释》的支持来自Greenlight。有孩子的家长告诉我，时间过得很快。在你意识到之前，你的孩子已经长大了。他们有自己的信用卡。
而且他们不知道如何使用它。但你可以帮忙。如果你想让你的孩子尽早获得一些金融知识，你可能想尝试Greenlight。Greenlight是一款为家庭设计的借记卡和货币应用程序。父母可以向孩子汇款。他们可以密切关注孩子的消费和储蓄。孩子们和青少年可以建立金钱信心和终生的金融素养技能。
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嘿，《难以解释》的听众们。我是苏·伯德。我是梅根·拉皮诺埃。女子体育运动如今正在达到新的高度，有很多事情需要讨论，有很多事情需要解释。你的意思是，为什么女运动员的平均收入低于男运动员？
好问题。所以，苏和我正在推出一个播客，我们将深入探讨体育运动的方方面面，以及其他一些事情。我们称之为《多一点触感》。因为女子体育运动就是一切。流行文化、经济学、政治，你随便说。没有比我们更适合谈论球场或球场上发生的事情的人了。
以及其他地方。我们还将分享一些我们共同生活的点点滴滴。不仅仅是MetGalas和全明星赛等很酷的事情，还有我们日常的生活。你这么说好像我们的日常生活并不光鲜亮丽。真的。无论是分析最大的比赛还是讨论最新的头条新闻，我们都将对体育世界及其他领域带来更多一点的见解。在您收听播客的任何地方关注《多一点触感》。每周三都会发布新的剧集。N-I-G。
好的，我们回来了。梅雷迪思。嘿，嘿。尼尔。嘿。我们试图思考如何解决我们电网核心中的这种根本性缺陷，那就是我们正在创造所有我们需要的电力，就在我们制造它的同时，我们并没有真正的方法来正确地储存这种电力。
长期来看，你知道，为了雨天、雪天或非常炎热的一天。所有日子。对。好的。那么山脉和塔楼是从这里开始的吗？是的。好的。上个月，我开车去了马萨诸塞州西部的一个叫诺斯菲尔德的小镇。这是一个美丽的秋日，很棒的公路旅行。我停在一个看起来像州立公园的地方，这座山。这座山是……
某种程度上储存能量？是的。好的。所以在60年代和70年代，新英格兰出现了一批新的核电站。核电的问题在于它不是设计用来加速或减速的。就像一旦它开始运行，它就会日夜产生相同数量的电力。它只是……
好的。当然。
所以他们掏空了一座山，并在那里安装了四个巨大的水泵。对不起，等等，我只需要一个，他们掏空了一座山？我只是让它过去。发生了什么事？他们掏空了一座山。好的。诺斯菲尔德山，它就在康涅狄格河旁边。他们把它掏空，安装了四个巨大的水泵。
当他们需要储存电力时，他们将水从河里抽上来，填满这座山顶上的一个巨大的水库。填满水库是如何储存电力的？所以诺斯菲尔德山使用这种抽水蓄能来储存电力，方法是将其转化为势能。好的。这是通过像在山顶上储水一样。
所以，当他们再次需要电力时，诺斯菲尔德山，他们释放水库中的水。它向下流。最初将水抽到水库的泵，这些泵变成了发电机，通过旋转涡轮机发电，就像水电站的大坝一样。所以，有……
这个水库基本上就像一个50亿加仑的电池。你真的看到了它的运行？是的，我沿着一条路开了四分之一英里，进入这座山的中心。好的。我们在山底下。我们在河下吗？我们在河下。现在？哦，是的。
就像在我们上面。也许我应该告诉他们。不。我们有清洁人员，我们必须让他们第一次到地下，我们必须把他们带出来。他们开始过度换气。他们不喜欢它。太幽闭恐惧症了。你看到任何抽水吗？任何抽水或排水？伙计，我必须进去泵。什么？什么？你正在看什么。
是4321单元。这是尼尔·斯洛克姆。他是该设施的运营经理。所以听起来东西是开着的。这意味着水正在被抽上来，还是意味着水正在流下来并发电？让我从控制室了解一下。直到我到那里。这一切听起来都一样吗？太吵了。太吵了。是1号单元。是1号单元吗？1号单元。我们找到了吗？
有一个巨大的外壳，然后你可以进入外壳，看到旋转的东西。它正在把水抽到山上。所以现在，为了清楚起见，我们正在走进泵？我们正在进入1号泵。让我们这样做。让我们进入泵。那天他们正在把水抽到山上，进入水库。所以他们正在储存电力，并为这个巨大的山地电池充电。
你看这个单元，你可以看到它有点逆时针旋转，当你向下看时，你知道它在撞击。所以诺斯菲尔德山几十年来一直在为新英格兰的电网储存电力。它是在60年代为核电站的恒定电力流而建造的
但今天它也储存来自完全不同类型发电厂的电力。电网正在发生很大变化。这是艾丽西亚·巴顿。她是运行诺斯菲尔德山的公司First Light的总裁兼首席执行官。她告诉我，来自风力发电场和太阳能电池板的可再生能源
这与核能的问题相反。好的。它一直在波动。我们无法控制他们产生的电力，因为我们无法控制风何时吹或太阳何时照耀。我们能够做的是有效地抓住阳光下的太阳能，然后将其保存起来，通常我们会在晚上将其重新产生。
最重要的是，诺斯菲尔德山实际上可以大规模地储存电力。在某些情况下，我们的规模与核电站一样大，甚至更大。每个单元满负荷输出292兆瓦，这将为25万户家庭提供电力。这是如此强大的电力！这是如此强大的电力。它们是新英格兰电网的重要系统。
当电网运营商担心并知道我们将看到系统上的压力时，我们将经历创纪录的高温或类似情况，他们实际上会要求诺斯菲尔德待命，不要运行，直到他们被召唤作为保持电网运行的最后防线。灯光会闪烁。他们通常甚至不会打电话给我们，但我们会进行紧急启动，所以他们会知道这很重要。
他们确切地知道这意味着什么以及在收到信号时该做什么。诺斯菲尔德山在不到10分钟内做出响应。所以当事情进展不顺利或按计划进行时，我们会得到重视。
这是他们为避免停电而内置到系统中的少数几条生命线之一。然后就像，让水流下山，为马萨诸塞州西部的所有房屋供电？是的。好吧。我认为我对山地电池很满意。抽水蓄能。是的。所以很酷。让我们掏空其余的山脉，对吧？是什么阻止了我们？好吧，我想掏空其余的山脉很贵。来吧！而且……
但你需要特定的景观。它非常依赖于地理位置。我和麻省理工学院能源倡议的主要研究科学家达里克·马拉普拉加达谈过。所以你需要有这样的地理位置，你基本上是在山上上下移动水。像山脉并不到处都是，对吧？特别是那些靠近可以用于抽水蓄能的水的山脉。对。但有一种与抽水蓄能类似的东西，你可以在任何地方建造。你不需要山。一个看起来像抽水蓄能的系统……
它的运行方式与抽水蓄能非常相似，但可以在任何地方部署，对吧？它不受地理位置的限制，也不必有水源。那是什么？所以这是一个叫做重力储能的想法，它看起来可能有很多很酷的东西，但最有名的人做的基本上是一家叫做Energy Vault的公司。Energy Vault。是的，对吧？这是一个很棒的名字。听起来像个力量战士。是的。
而且，你知道，而且，你知道，出于某种原因，它在某种程度上看起来像来自另一个世界。他们建造了一个巨大的起重机，有很多臂，它被这些巨大的混凝土块包围着。好的，你没有说谎关于高耸。不，一点也不。就像，想象一下这个巨大的，像超高的塔楼，顶部伸出这些起重机，像指向各个方向一样。
起重机周围环绕着这些巨大的混凝土块。所以当有大量可再生能源可用时，起重机就像，它拾起这些块，并在其周围建造一个巨大的混凝土块塔。然后为了重新获得电力，当他们需要电力时，就像当来自太阳能或风能的可再生能源不多时，他们所做的是基本上放下这些块。他们让这些块掉下来，他们利用这些下落的块来旋转发电机并发电。♪
你知道，基本上上下移动混凝土块可以在你需要的时候发电。如何放下这些块来转移能量？只是重力吗？是的，所以它的工作原理与抽水蓄能相同。所以它试图采用抽水蓄能储能的想法，并试图使其模块化，以便你可以在任何地方做到这一点。
所以这也是一种电池，对吧？因为你从可再生能源（如太阳能或风能）获得电力，这为起重机供电。然后它用这种电力抬起这些块。当你让这些块掉下来时，你正在释放块中的势能。所以这似乎很便携且容易。有什么原因导致大型块状塔楼不是……
我不知道，这里有一个可复制的解决方案？是的。建造混凝土块的最大问题是你需要制造混凝土块。这需要，你知道，这本身就是能源密集型的。是的。你知道，制造混凝土本身就面临着一系列挑战。你必须生产混凝土。处理所有这些材料有很多步骤，而对于抽水蓄能……
水已经在那里了。所以，就像，建造混凝土块塔并投入所有能量来建造起重机和制造这些块以及所有其他东西的长期数学计算，当你查看你可以储存和释放多少能量时，可能不会奏效。是的，这听起来像是很多工作。是的，所以抽水蓄能和重力储能都需要建设大量新的基础设施，对吧？
但是还有其他类型的电池可以直接插入我们已经拥有的发电厂和基础设施。哪些类型的电池可以做到这一点？所以我们与塔雷克讨论的一件事是热储能，这基本上是节省热量。这个简单的概念与我们加热房屋的方式非常相似。同样的概念基本上可以扩展到
加热，你知道，材料。热储能背后的理念是，我们使用可再生能源来加热岩石或盐之类的物质，然后我们保持这种热量。你用绝缘材料包围这些岩石或盐或你用来储存热量的任何其他东西，就像把热咖啡放入一个非常好的保温瓶一样。
这阻止了热量泄漏。然后你根据需要释放能量。你可以在电力便宜的时候加热材料。然后当你需要发电时，你可以基本上产生蒸汽。然后这种蒸汽可以用来驱动涡轮机发电。
是的，所以今天大多数发电厂都是通过使用热量来烧开水来发电的。然后蒸汽旋转涡轮机，从而发电。因此，使用这项技术，你可以去一个燃煤电厂，你可以取出燃煤燃烧器，插入这种热储能电池，并且大部分其余的基础设施几乎保持不变。它基本上是一个热电池。
我只是确保我理解。你有点像反过来，而不是电力来自燃煤电厂，你让所有这些从它那里出来的电线来捕获热量，然后将其送回燃煤电厂？是的，所以它会是，是的，有点像双向的。所以电力不会仅仅从燃煤电厂出去，你会有电力进入电厂，加热这个热储存装置。
然后当你需要它时，你释放热量，然后送回电力。我们有这些燃煤电厂。我们还有这些天然气发电厂，它们在那里也有一个蒸汽循环。我们正在努力将这个设施改造成为一种储能系统，这种系统可以一直运行到其使用寿命结束。
我的意思是，这些似乎都是有创意的解决方案，但似乎没有任何一个解决方案能够让我们的电网在未来得到充分保障，对吧？是的。就像，没有一个完美的解决方案。就像，这对于气候变化本身也是如此。就像，我们不能仅仅期望有一件事能为我们解决所有问题。就像，我们将需要这种技术组合，例如……
抽水蓄能和太阳能，也许是这些塔楼或这种热能物质，以及其他存在的想法。我们必须在正确的时间、正确的地点使用正确的东西。我们想考虑所有这些选择，对于加利福尼亚州来说，正确的答案可能与东北部或美国其他地区甚至世界其他地区看起来非常不同。
我喜欢解决这些问题并以这些方式重新想象能源的原因是，它非常依赖于景观。这取决于你附近是否有山，你附近是否有河，是否有你可以充满空气然后加压并通过飞轮重新获得能量的地下洞穴。所有这些解决方案……
让我们与我们生活的景观建立更深入的关系。我可能并不总是这样说，但我相当乐观地认为我们可以解决这个问题，对吧？因为我们有所有这些不同的选择。但我认为没有单一的技术能够做到这一点。我们真的必须考虑一下这个拼图，对吧？每一块都在系统中与其他部分相匹配地发挥作用。
如果我们能够为电网制造更好的电池，就像在总体上增加更多的能量储存一样，那么这真的可以改变我们与电力之间的整体关系。
所以像塔里克这样的研究人员知道，应对气候变化的一个重要部分是将我们能够电气化的所有东西都电气化。但是这种将一切电气化的努力将使我们的电力消耗量与我们今天相比增加一倍。因此，电网中缺乏良好的储存是阻碍我们电力化未来的因素之一。我们需要大量的电力来电气化一切，对吧？所以如果你想
让人们使用电力更有吸引力。它必须便宜，必须充足，而且必须可靠。
电力不仅仅是一种奢侈品，你知道，极端天气只会越来越极端。随着寒冷越来越寒冷，热浪越来越热，我们将需要更多的空调和更多的暖气。因此，我们不能继续依靠只会使问题变得更糟的能源来为这些空调和暖气供电。你知道，如果你继续依赖这些化石燃料，这种需求将会越来越强烈。
我们也承受不起持续停电的后果，因为这就是所有额外能源需求将导致的结果。因此，找到一种储存电力的方法将是应对和适应气候变化的关键。♪
本集由 Meredith Hodinot 和 Neil Dineshia 报道和制作。它由 Catherine Wells、Brian Resnick 和 Noam Hassenfeld 编辑，后者创作了音乐。Christian Ayala 负责混音和声音设计，事实核查由我自己 Zoe Mullick 完成。Bert Pinkerton 准备给我们当头一棒，Mandy Nguyen 让我们喜极而泣。特别感谢 Northfield Mountain 和 Claire Bellinger。
如果你想了解更多关于气候变化和电力未来的信息，请查看 Neil 在 vox.com/unexplainable 上的报道。如果你对本集有任何想法或节目建议，请给我们发邮件。我们的邮箱是 [email protected]。我们也希望你能给我们留下评论或评分。Unexplainable 是 Vox Media Podcast Network 的一部分，我们下周再见。