Само на две мили от брега на Торонто, серия от шест масивни цилиндрични балона се издигат от дъното на езерото и стоят почти толкова високо, колкото двуетажна къща. Стените им съдържат сгъстен въздух с потенциал да се превърне в електричество.
Тези балони са част от иновативна схема без емисии за съхранение на възобновяема енергия от компанията Hydrostor.
Виждате ли, вятърната енергия е прекрасна, а слънчевите панели са превъзходни и тези технологии стават все по-ефективни всяка година. И все пак, едно от най-големите предизвикателства за възобновяемата енергия е захранването на домовете по време на извън пиковите часове, след като ветровете умират или след като слънцето залязва, когато общностите често се насочват към изгарянето на дизела.
„Съхранението наистина е ключовият елемент, който позволява на електрическата ни мрежа да се подновява“, казва изпълнителният директор на Hydrostor Curtis VanWalleghem.
Hydrostor е една от няколкото компании и изследователски групи, които разследват подводното съхранение на енергия от сгъстен въздух (UW-CAES), което би могло да бъде евтин и екологичен отговор на този проблем.
В системата на Hydrostor излишната енергия от слънчева или вятър зарежда въздушен компресор. Сгъстеният въздух се охлажда преди да изстреля тръба и да излезе към масивните балони. Точно като издухването на балон на сушата, въздухът запълва балоните в океана, но поради многото крака вода, която се изтласква надолу, въздухът вътре се компресира. Колкото по-дълбоки са балоните, толкова повече въздух могат да задържат. За да освободят енергията, операторите могат да отворят брежен клапан и надвисната вода изтласква въздуха навън, който върти турбина, за да генерира енергия.
"В крайна сметка ние сме много готина батерия за подводен въздух", казва Камерън Люис, основател и президент на Hydrostor, във видео, публикувано за проекта.
На бреговите съоръжения на Hydrostor се помещава система от въздушни компресори и турбини за преобразуване на енергия в сгъстен въздух и обратно. (Hydrostor) CAES не е съвсем ново. Технологията съществува от края на 19 век, макар че едва в края на 70-те години първата инсталация за съхранение на енергия отвори в Бремен, Германия, със сгъстен въздух под земята, заключена в стари солни пещери. Оттогава има няколко проекта на CAES по целия свят, но проблемът винаги се свежда до мястото, където поставяте въздуха, казва VanWalleghem. Стоманените резервоари са изключително скъпи и настоящите алтернативи на ниски цени - подземни пещери - никога не са там, където имате нужда от тях, казва той. Подводните балони на Hydrostor могат поне да направят възможен методът за съхранение на енергия в общности в близост до океана или дълбоки езера.
Седейки под около 180 фута вода, шестте тестови балона на Hydrostor са с височина 29, 5 фута и ширина 16, 4 фута. Те са изработени от найлон, покрит с уретан, който е същия материал, използван за извличане на корабокрушения от езерото и морските дъна - материя, която може да издържи голяма сила от въздуха дълбоко под водата.
Hydrostor не е единствената компания, която изследва UW-CAES. Thin Red Line Aerospace независимо разработи подобна система и през 2011 и 2012 г. те разположиха няколко „енергийни торбички“ край бреговете на островите Оркни в Шотландия за три месеца. Този първоначален пилотен тест даде обнадеждаващи резултати, които те публикуваха в проучване в сътрудничество с екип от Университета в Нотингам.
„Предизвикателството е стъпка към мащаба на мрежата“, казва основателят и президент на Thin Red Line Макс де Йонг. Или по-скоро да измислим как да съхраняваме достатъчно въздух, за да произведем значително количество енергия.
Балоните на Hydrostor задържат доста малко количество енергия. Компанията няма да разкрива общия капацитет на системата, но генераторите са ограничени до около един мегават. Въпреки че Hydrostor планира да мащабира системата, те се нуждаят от още няколко балона, за да заредят общността.
За да дадем малко перспектива, лондонският масив, офшорна, 175-турбинна вятърна централа, произвежда около 4, 2 процента от електрическата мощност на големия Лондон, според де Йонг. За да спрете достатъчно мощност, за да компенсирате еднодневното затишие в производството, ще ви трябват около 27 500 от по-малките балони, използвани за първоначалните тестове на системата за тънка червена линия Aerospace, обяснява той. Това се равнява на малко над 7 700 торбички на Hydrostor.
„Можете ли да си представите водопроводите, тръбопроводите… и след това въздействието върху околната среда?“ Се чуди де Йонг. "Това е безумие."
Според VanWalleghem частите за UW-CAES на Hydrostor са всички стандартни части, превозвани от промишлени доставчици, включително General Electric. „Няма технология или наука зад нас да изграждаме по-големи системи, - казва той.„ Просто купуваме по-голям мотор или компресор. “
Де Йонг обаче твърди, че изграждането на по-големи подводни системи не е толкова просто. „Знаем, че газовите турбини са налични. Ние знаем, че тръбопроводите са налични ", казва той." Неизвестната част е подводното задържане и колко дълбоко трябва [да го изхвърлите], за да получите значимо съхранение на енергия. "
Главният инженер и главен изпълнителен директор на Aerospace Thin Red Line Максим де Йонг проверява UW-CAES “Energy Bag” по време на първоначалната инфлация на теста (Keith Thomson / Thin Red Line Aerospace) За да увеличат максимално количеството енергия, която една подводна система може да съхранява и изпомпва в мрежата, инженерите ще трябва да видят колко големи могат да правят балоните и подводните баласти, както и колко дълбоко могат да ги инсталират.
„Няма причина тя да не работи, но има много причини, поради които не би било икономично“, казва Имре Гюк, ръководител на програма за съхранение на енергия в Министерството на енергетиката на САЩ. „Въпросът за ефективността винаги е там.“
С увеличаването на дълбочината на водата има много повече вода, която се натиска върху балоните, което позволява толкова повече компресия на въздуха.
"Имате нужда от нещо изключително силно. Почти несъмнено е колко силно трябва да бъде това нещо", казва де Йонг. Въз основа на материала, използван за космически местообитания, Thin Red Line разработи и патентова "мащабируема надуваема материална архитектура", която е възможно да побере огромни 211, 888 кубически фута сгъстен въздух под вода - почти 60 пъти повече от приблизително 3 700 кубически фута във всеки от Hydrostor's балони.
Другата част от това решение на ефективността става все по-дълбока, обяснява де Йонг. Неговата компания проучва идеята за сдвояване на UW-CAES с плаващи вятърни мелници в дълбокия океан. Това решение притежава едно-две удари както от огромния потенциал за съхранение от големите водни дълбочини, така и от предимствата на вятърните турбини да бъдат извън пътя на много морски птици и гледката на хората на брега. Дълбокото съхранение също държи балоните далеч от чувствителни близо до бреговата среда.
Има още много тестове, които трябва да се направят, за да станат реалност широкомащабните UW-CAES. От една страна, въздействието върху околната среда все още не е известно. „Шумът може да бъде огромно нещо“, казва Ерик Шулц, морски биолог от университета в Кънектикът. "Представете си, че принуждавате куп бензин през това, което предполагам, че е доста тясна тръба." Съскането на огромни обеми въздух, преминаващ през тръбите, особено по-високите честоти, може да наруши поведението на обитателите на океана. И все пак действителното въздействие на тези балони върху рибните популации все още не е проверено.
VanWalleghem твърди, че подводната балонна система всъщност би могла да стимулира морската биота, може би действа като изкуствен риф. Котвите на балоните са покрити отчасти от камъни с размери и видове, които биха могли да подкрепят местния хвърляне на хайвера.
Това каза, както и при всички морски плавателни съдове, любопитна биота също може да бъде проблем. „Винаги има акула за рязане на бисквитки“, казва Гюк. Тази акула с размер на котка се прикрепя към повърхности, като изрязва гладки овални дупки.
С новата пилотна програма, която продължава, Hydrostor очаква с нетърпение данни, за да им помогне да оценят системата. Компанията вече има планове в работата по изграждането на по-голяма система в Аруба. Засега тези малки островни общности, със сравнително ниски енергийни нужди и дълбоки води в близост до брега, вероятно са най-добрата цел за технологията.
