随着电池技术变得越来越便宜且性能不断提升，它们已经从车辆到草坪设备、电动工具和滑板车等各个领域实现了电气化。然而，家庭的电气化进程却相对缓慢。这是因为从燃气电器转向电力设备通常需要拆除墙体、重新布线以及升级电箱。
现在，由Sam Calisch SM '14, PhD '19创立的初创公司Copper开发了一款配备电池的电磁炉灶，可以直接插入标准的120伏墙插座使用。这款电磁炉采用磷酸铁锂电池，在能源最便宜、最清洁时充电，然后在您准备烹饪时提供电力。
"我们让'电气化'变得像更换家电一样简单，而不是一个工程项目，"Calisch说道。"如果你现在使用的是燃气灶，几乎可以肯定灶台附近有一个插座，因为灶台通常有烤箱灯、时钟或电子点火器。对于独栋房屋来说，这是个很大的优势，但在公寓中，这甚至是决定性的因素。为一栋100个单元的公寓楼重新布线成本太高，基本上没有人会这样做。"
迄今为止，Copper已经运输了约1000台其电池供电的炉灶，通常面向大型公寓楼的开发商和业主。公司还与纽约市住房管理局达成协议，将为至少10000个单元提供产品。
一旦安装，这些炉灶就能为分布式、更清洁、更具韧性的能源网络做出贡献。事实上，Copper最近在加州试点了一项计划，当电网需要启动燃气发电厂以满足激增的电力需求时，其家用电池可以向电网提供廉价、清洁的电力。
"这些电器安装后，就成为电网资产，"Calisch说。"我们可以管理电池群组，帮助提供稳定电力，并帮助电网输送更多清洁电力。我们反过来利用这些收入，进一步降低电气化的成本。"
寻找使命
Calisch整个职业生涯都在致力于气候技术工作。一切始于Saul Griffith SM '01, PhD '04创立的清洁技术孵化器Otherlab。
"那就是我接触到为气候影响而进行技术开发和产品制作的地方，"Calisch说。"但我意识到我需要提升自己的能力，所以我去了[MIT教授]Neil Gershenfeld的实验室——原子与比特中心(Center for Bits and Atoms)读研。我有机会涉足软件工程、机械工程、电气工程和数学建模，所有这些都在快速构建和迭代的视角下进行。"
Calisch在MIT完成了博士学位，研究的是使用更少材料和能源的制造方法。2019年完成博士学位后，Calisch帮助创立了一个名为Rewiring America的非营利组织，专注于倡导电气化。通过这项工作，他与美国参议院办公室合作参与了《通胀削减法案》。
自1991年商业化问世以来，锂离子电池的成本已下降了约97%。随着更多产品实现电气化，从手机到无人机、机器人和电动汽车的制造流程都围绕电池、电机、电力电子设备和芯片等电气技术栈进行了整合。掌握电气技术栈的国家将在制造业方面获得明显优势。
Calisch创立Copper是为了增强电池供应链，同时为电气化运动做出贡献。
"电器可以帮助部署电池，而电池也有助于电器的推广，"Calisch说。"电器还可以降低电池的安装成本。"
公司从厨房炉灶开始，因为其峰值功率消耗在家庭中是最高的之一。降低这一峰值会带来巨大好处。炉灶也具有重要意义：那是人们每晚聚集烹饪的地方。人们对厨房炉灶的自豪感胜过热水器等电器。
Copper的30英寸电磁炉比其燃气 counterparts 加热更快，温度控制更精确。安装它就像更换冰箱或洗碗机一样简单。凭借其5千瓦时的电池，即使在停电时，炉灶也能正常工作。
"电池价格已经下降了10倍，现在既实惠又能切实提高生活质量，"Calisch说。"这是一种新的气候影响理念，不是关于调低恒温器为地球受苦，而是关于采用更好的新技术。"
扩大影响
Calisch表示，未来美国若想保持有韧性的能源系统，离不开大量的电池。由于电力传输和监管限制，这些电池不可能全部位于电网外部。
"我们看到互联网的类比，"Calisch说。"为了在互联网上传递数百万倍的信息，我们没有增加数百万倍的电线。我们在整个网络中增加了本地存储和缓存。这就是提高吞吐量的方法。我们正在为电网做同样的事情。"
今年夏天，Copper筹集了2800万美元，以扩大生产规模，满足对其电池供电电器的不断增长的需求。Copper还正在将其技术授权给其他电器制造商，以加速电气化转型。
"这些电气化技术有潜力改善人们的生活，并顺便使我们摆脱化石燃料，"Calisch说。"我们的业务是识别这一转型过程中的摩擦点。我们不是电器公司；我们是能源公司。"
回顾过去，Calisch认为MIT为他提供了经营技术企业所需的知识。
"我在MIT的时间让我获得了各种工程系统的实践经验，"Calisch说。"我可以与我们的嵌入式工程团队或电气工程团队或机械工程团队交流，并理解他们在说什么。这对经营公司来说非常有用。"
他补充道："我也在MIT形成了对基础设施的广阔视野，这对于启动Copper以及思考电网——不仅仅是街道上的电线，还包括我们建筑中的所有负载——至关重要。这是要让家庭不仅是电力的消费者，而是这个更广泛网络中的参与者。"
技术创新与市场前景
Copper的核心创新在于其电池供电的电磁炉灶技术。这款产品集成了磷酸铁锂电池系统，能够储存5千瓦时的电量，足够支持长时间烹饪需求。电池系统采用智能充电算法，在电力供应充足且价格低廉时自动充电，在用电高峰期或电网不稳定时提供稳定电力。
与传统电气化改造相比，Copper的产品优势明显。传统上，将燃气灶更换为电磁炉需要进行复杂的电气改造，包括升级电箱、重新布线等，成本高昂且耗时。而Copper的炉灶可以直接插入标准插座，安装过程仅需几分钟，大大降低了用户的使用门槛。
在技术性能方面，Copper的电磁炉表现出色。其30英寸炉面加热速度比传统燃气灶快30%，温度控制精度可达±1℃。此外，内置的电池系统还提供了备用电源功能，在停电情况下仍可继续使用，这是传统燃气灶无法提供的功能。
Copper的产品还具有智能电网参与功能。通过其专有的能源管理系统，炉灶可以在电网需求高峰期向电网提供电力，帮助平衡负载，减少对传统发电厂的依赖。这种双向能源流动模式使家庭从单纯的能源消费者转变为能源网络中的积极参与者。
商业模式与行业影响
Copper采用创新的商业模式，将硬件销售与能源服务相结合。公司通过销售电池供电的电器获得收入，同时通过参与电网调峰等能源服务创造额外价值。这种双重收入模式使公司能够降低产品价格，加速市场渗透。
公司还积极拓展合作伙伴网络，与房地产开发商、公用事业公司和政府机构建立合作关系。特别是与纽约市住房管理局的合作，将使其产品在公共住房项目中得到广泛应用，有助于加速低收入社区的电气化转型。
Copper的技术创新对整个家电行业产生了深远影响。首先，它证明了电池技术可以成功集成到传统家电中，而不必牺牲用户体验。其次，它展示了电器如何成为能源网络的重要组成部分，而不仅仅是能源的消耗者。最后，它为其他家电制造商提供了电气化转型的参考路径。
为了扩大行业影响，Copper正在将其技术授权给其他家电制造商。这种开放策略有助于加速整个行业的电气化进程，同时也能为公司带来额外的技术授权收入。
未来发展与挑战
随着全球对气候变化的关注日益增加，家庭电气化已成为减少碳排放的重要途径。然而，这一转型面临着诸多挑战，包括高昂的初始成本、基础设施限制以及消费者对新技术的不信任等。
Copper通过技术创新解决了基础设施限制问题，但降低初始成本仍是关键挑战。为此，公司正在探索多种策略，包括规模化生产降低成本、提供租赁模式降低用户初始支出，以及利用能源服务收入补贴产品价格等。
另一个挑战是消费者对电池安全性的担忧。Copper通过采用成熟的磷酸铁锂电池技术，并实施严格的安全标准和测试，来确保产品安全性。公司还提供详细的用户指南和24/7技术支持，以增强用户信心。
未来，Copper计划将其电池技术扩展到更多家电品类，如热水器、烘干机和空调等。这些高能耗电器的电气化将进一步减少家庭碳排放，同时为电网提供更大的灵活性。
公司还在开发更先进的能源管理系统，通过人工智能算法优化电池充放电策略，最大化能源利用效率，同时最小化对电网的影响。这些技术创新将使Copper的产品更具竞争力，并进一步推动家庭电气化进程。
结论
Copper的电池供电厨房电器代表了家庭电气化的重要突破。通过将电池技术与传统家电相结合，公司成功解决了电气化过程中的基础设施障碍，使这一转型变得简单、经济且高效。
随着全球对清洁能源的需求不断增长，Copper的创新模式有望在更广泛的范围内得到应用。通过将家庭从单纯的能源消费者转变为能源网络的积极参与者，公司正在为构建更清洁、更可持续的能源未来做出贡献。
正如Calisch所言："这些电气化技术有潜力改善人们的生活，并顺便使我们摆脱化石燃料。"在应对气候变化的全球努力中，这样的创新不仅必要，而且迫切。Copper的成功案例表明，通过技术创新和商业模式创新，我们可以找到实现环境可持续性和经济发展双赢的路径。
