https://frosthead.com

Bolehkah Tenaga Boleh Diperbaharui Disimpan dalam Belon di Lautan?

Tidak jauh dari dua kilometer dari pantai Toronto, satu siri enam belon silinder yang besar, bangkit dari lantai tasik, berdiri hampir setinggi rumah dua tingkat. Dinding mereka mengandungi udara termampat dengan potensi untuk menjadi tenaga elektrik.

Belon-belon ini adalah sebahagian daripada skim bebas emisi yang inovatif untuk menyimpan tenaga boleh diperbaharui daripada syarikat Hydrostor.

Anda lihat, tenaga angin yang indah dan panel solar sangat hebat, dan teknologi ini menjadi lebih cekap setiap tahun. Walau bagaimanapun, salah satu cabaran terbesar bagi tenaga boleh diperbaharui adalah menggerakkan rumah pada waktu puncak, apabila angin mati atau selepas matahari terbenam, apabila masyarakat sering beralih ke arah pembakaran diesel.

"Penyimpanan adalah sekeping utama untuk membolehkan grid elektrik kami dapat diperbaharui, " kata Ketua Pegawai Eksekutif Hydrostor Curtis VanWalleghem.

Hydrostor adalah salah satu daripada beberapa syarikat dan kumpulan penyelidikan yang menyiasat Penyimpanan Tenaga Air Bawah Air Mampat (UW-CAES), yang boleh menjadi jawapan yang kos rendah dan mesra alam untuk masalah ini.

Dalam sistem Hydrostor, tenaga yang berlebihan daripada solar atau angin mengenakan pemampat udara. Udara termampat didinginkan sebelum ia menembusi tiub dan keluar ke belon besar-besaran. Sama seperti meniup belon di darat, udara mengisap belon di lautan, tetapi kerana banyak kaki air menolak ke bawah, udara di dalam memampatkan. Lebih mendalam belon, semakin banyak udara yang mereka dapat. Untuk melepaskan tenaga, pengendali dapat membuka injap dalam dan air yang memaksa udara keluar, yang berputar turbin untuk menjana kuasa.

"Pada akhirnya kami adalah bateri bawah air yang sangat sejuk, " kata Cameron Lewis, pengasas dan presiden Hydrostor, dalam satu video yang dikeluarkan mengenai projek itu.

Kemudahan Hydrostor di tepi pantai menempatkan sistem pemampat udara dan turbin untuk menukarkan tenaga kepada udara dan belakang yang dimampatkan. Kemudahan Hydrostor di tepi pantai menempatkan sistem pemampat udara dan turbin untuk menukarkan tenaga kepada udara dan belakang yang dimampatkan. (Hydrostor)

CAES tidak betul-betul baru. Teknologi ini telah wujud sejak abad ke-19, walaupun tidak sampai akhir 1970-an bahawa loji penyimpanan tenaga pertama dibuka di Bremen, Jerman, dengan udara bawah tanah terkompresi terkunci di gua garam tua. Sejak itu, terdapat beberapa projek CAES di seluruh dunia, tetapi masalah itu selalu datang ke tempat anda meletakkan udara, kata VanWalleghem. Kereta kebal keluli adalah sangat mahal dan alternatif kos rendah semasa-gua bawah tanah-tidak pernah di mana anda memerlukannya, katanya. Belon bawah air Hydrostor sekurang-kurangnya dapat membuat kaedah penyimpanan tenaga mungkin di komuniti berhampiran lautan atau tasik yang dalam.

Duduk di bawah kira-kira 180 kaki air, belon ujian enam Hydrostor mengukur 29.5 kaki tinggi dan lebar 16.4 kaki. Mereka diperbuat daripada nilon bersalut urethane, yang merupakan bahan yang sama digunakan untuk mengangkut bangkai kapal dari tasik dan lantai laut-kain yang dapat menahan banyak daya dari bawah air di dalam air.

Hydrostor bukan satu-satunya syarikat yang menyiasat UW-CAES. Aerospace Line Thin Red secara bebas membangun sistem yang sama, dan pada tahun 2011 dan 2012, mereka menghantar beberapa "Tenaga Tenaga" di luar pulau Orkney Scotland selama tiga bulan. Ujian perintis awal ini memberikan hasil yang menggembirakan, yang diterbitkan dalam satu kajian dengan kerjasama pasukan dari University of Nottingham.

"Cabarannya adalah langkah untuk skala grid, " kata pengasas dan presiden Thin Red Line, Max de Jong. Atau sebaliknya, mencari cara untuk menyimpan udara yang mencukupi untuk menghasilkan sejumlah besar tenaga.

Belon hidrostor memegang jumlah tenaga yang agak kecil. Syarikat itu tidak akan mendedahkan kapasiti keseluruhan sistem, tetapi penjana dihadkan kira-kira satu megawatt. Walaupun Hydrostor merancang untuk menaikkan sistem, mereka memerlukan lebih banyak belon untuk memenuhi keperluan komuniti.

Untuk memberikan perspektif yang sedikit, London Array, sebuah ladang angin turbin 175 luar pesisir, mengeluarkan sekitar 4.2 peratus kuasa elektrik Greater London, menurut de Jong. Untuk menghasilkan kuasa yang mencukupi untuk mengimbangi kelonggaran satu hari dalam output, anda memerlukan sekitar 27, 500 belon yang lebih kecil yang digunakan untuk ujian awal sistem Thin Red Line Aerospace, katanya. Ini sama dengan lebih daripada 7, 700 beg Hydrostor.

"Bolehkah anda bayangkan paip, paip ... dan kemudian kesan alam sekitar?" De Jong mengagumkan. "Itu kegilaan."

Menurut VanWalleghem, bahagian-bahagian untuk Hydrostor's UW-CAES adalah semua kepingan standard yang dibawa oleh pembekal industri, termasuk General Electric. "Tidak ada teknologi atau sains di belakang kami membina sistem yang lebih besar, " katanya. "Kami hanya membeli motor atau pemampat yang lebih besar."

Walau bagaimanapun, De Jong berpendapat bahawa membina sistem bawah laut yang lebih besar tidak begitu mudah. "Kami tahu bahawa turbin gas boleh didapati. Kami tahu bahawa paip itu ada, "katanya." Bahagian yang tidak diketahui adalah pembendungan bawah laut dan sejauh mana anda harus membuangnya untuk mendapatkan simpanan tenaga yang bermakna. "

Ketua Jurutera dan Ketua Jurutera Aerosfera Nipah Merah Maxim de Jong memeriksa UW-CAES "Beg Tenaga" semasa ujian awal inflasi Ketua Jurutera dan Ketua Pegawai Eksekutif Aerosmith Thin Red Line Maxim de Jong memeriksa UW-CAES "Beg Tenaga" semasa ujian awal inflasi (Keith Thomson / Thin Red Line Aerospace)

Untuk memaksimumkan jumlah tenaga sistem bawah air boleh menyimpan dan mengepam ke dalam grid, jurutera perlu melihat betapa besarnya mereka boleh membuat belon dan ballast undersea, serta sejauh mana mereka boleh memasangnya.

"Tidak ada sebab mengapa ia tidak berfungsi, tetapi ada banyak sebab mengapa ia tidak akan menjimatkan, " kata Imre Gyuk, pengurus program penyimpanan tenaga di Jabatan Tenaga AS. "Persoalan kecekapan selalu ada."

Apabila kedalaman air bertambah, terdapat lebih banyak air yang menolak ke atas belon, yang membolehkan udara lebih mampatan.

"Anda memerlukan sesuatu yang sangat kuat. Ia hampir tidak boleh dipercayai betapa kuatnya perkara itu, " kata de Jong. Berdasarkan bahan yang digunakan untuk habitat ruang, Thin Red Line dibangunkan dan dipatenkan sebuah "seni bina kain kembung yang boleh diperbesarkan" yang mungkin dapat memegang kekalahan 211, 888 kaki kubik udara termampat di bawah air-hampir 60 kali lebih tinggi daripada kira-kira 3, 700 kaki padu di setiap Hydrostor's belon.

Bahagian lain untuk penyelesaian kecekapan ini akan lebih mendalam, jelas de Jong. Syarikatnya telah menyiasat idea berpasangan UW-CAES dengan kincir angin terapung di laut dalam. Penyelesaian ini memegang satu-dua punch dari kedua-dua potensi penyimpanan besar-besaran dari kedalaman air yang besar dan faedah turbin angin yang keluar dari laluan banyak burung laut dan garis penglihatan orang di darat. Penyimpanan yang mendalam juga mengekalkan belon jauh dari persekitaran berhampiran sensitif.

Masih banyak ujian yang perlu dilakukan untuk UW-CAES berskala besar untuk menjadi kenyataan. Untuk satu, kesan alam sekitar masih tidak diketahui. "Kebisuan boleh menjadi satu perkara yang besar, " kata Eric Schultz, ahli biologi marin di University of Connecticut. "Bayangkan awak memaksa sekumpulan gas melalui apa yang saya bayangkan adalah paip yang agak sempit." Titisan besar-besaran aliran udara melalui paip, khususnya frekuensi yang lebih tinggi, dapat mengganggu tingkah laku penduduk laut. Walau bagaimanapun kesan sebenar belon-belon pada populasi ikan masih belum disahkan.

VanWalleghem berhujah bahawa sistem belon bawah air sebenarnya dapat memelihara biota marin, mungkin bertindak seperti terumbu tiruan. Penambat belon dilindungi sebahagiannya oleh batu yang mempunyai ukuran dan jenis yang dapat menyokong pemijahan ikan tempatan.

Yang berkata, seperti semua kapal marin, biota yang ingin tahu juga boleh menjadi masalah. "Selalu ada jerung pemotong cookie, " kata Gyuk. Jerung berukuran kucing ini melekat pada permukaan, memotong lubang bujur lancar.

Dengan program perintis baru yang dipenuhi, Hydrostor tidak sabar menunggu data untuk membantu mereka menilai sistem. Syarikat itu sudah mempunyai rancangan dalam kerja-kerja untuk membina sistem yang lebih besar di Aruba. Buat masa ini, komuniti pulau kecil ini, dengan keperluan tenaga yang agak rendah dan perairan yang mendalam di pinggir laut, mungkin sasaran terbaik untuk teknologi itu.

Bolehkah Tenaga Boleh Diperbaharui Disimpan dalam Belon di Lautan?