Всего в двух милях от побережья Торонто с дна озера поднимаются шесть массивных цилиндрических воздушных шаров, почти таких же высоких, как двухэтажный дом. Их стены содержат сжатый воздух с потенциалом стать электричеством.
Эти воздушные шары являются частью инновационной, свободной от выбросов схемы для хранения возобновляемой энергии от компании Hydrostor.
Видите ли, энергия ветра прекрасна, а солнечные батареи превосходны, и эти технологии становятся более эффективными с каждым годом. Тем не менее, одна из самых больших проблем для возобновляемой энергии - это питание домов в непиковое время, когда ветры стихают или после захода солнца, когда общины часто обращаются к сжиганию дизельного топлива.
«Хранение действительно является ключевым элементом, позволяющим возобновить работу нашей электросети», - говорит генеральный директор Hydrostor Кертис ВанВаллегем.
Hydrostor является одной из нескольких компаний и исследовательских групп, которые занимаются исследованием хранилища энергии подводного сжатого воздуха (UW-CAES), что может стать недорогим и экологичным решением этой проблемы.
В системе Hydrostor избыточная энергия солнца или ветра заряжает воздушный компрессор. Сжатый воздух охлаждается до того, как он выстрелит в трубу и выходит в массивные воздушные шары. Точно так же, как взрывающий воздушный шар на земле, воздух заполняет воздушные шары в океане, но из-за того, что толкают много футов воды, воздух внутри сжимается. Чем глубже воздушные шары, тем больше воздуха они могут держать. Чтобы высвободить энергию, операторы могут открыть береговый клапан, и вышележащая вода вытесняет воздух, который вращает турбину для выработки энергии.
«В конечном итоге, мы очень крутые подводные воздушные батареи», - говорит Кэмерон Льюис, основатель и президент Hydrostor, в видео, выпущенном о проекте.
На береговых сооружениях Hydrostor имеется система воздушных компрессоров и турбин для преобразования энергии в сжатый воздух и обратно. (Hydrostor) CAES не совсем новый. Эта технология была разработана с конца 19-го века, хотя только в конце 1970-х годов в Бремене, Германия, была открыта первая электростанция для хранения энергии, в которой сжатый воздух был заперт в старых соляных пещерах. С тех пор по всему миру было реализовано несколько проектов CAES, но проблема всегда сводится к тому, где вы говорите, говорит ВанВаллегхем. Стальные резервуары чрезвычайно дороги, и нынешние недорогие альтернативы - подземные пещеры - никогда не там, где они вам нужны, говорит он. Подводные воздушные шары Гидростора могли бы по крайней мере сделать возможным способ накопления энергии в сообществах около океана или глубоких озер.
Сидя под примерно 180 футами воды, шесть испытательных воздушных шаров Гидростора имеют высоту 29, 5 фута и ширину 16, 4 фута. Они изготовлены из нейлона с уретановым покрытием, который является тем же материалом, который используется для перемещения кораблекрушений с дна озера и моря - ткани, которая может выдерживать значительные нагрузки от воздуха глубоко под водой.
Hydrostor - не единственная компания, расследующая UW-CAES. Компания Thin Red Line Aerospace самостоятельно разработала подобную систему, и в 2011 и 2012 годах они развернули несколько «энергетических пакетов» у побережья Оркнейских островов в Шотландии в течение трех месяцев. Этот первоначальный пилотный тест дал обнадеживающие результаты, которые они опубликовали в исследовании в сотрудничестве с командой из университета Ноттингема.
«Задача - это шаг к масштабированию сетки», - говорит основатель и президент Thin Red Line Макс де Йонг. Или, скорее, выяснить, как хранить достаточно воздуха для производства значительного количества энергии.
Воздушные шары Гидростора содержат довольно небольшое количество энергии. Компания не будет раскрывать общую мощность системы, но генераторы ограничены примерно одним мегаваттом. Несмотря на то, что Hydrostor планирует расширить систему, им нужно еще несколько воздушных шаров, чтобы реально зарядить сообщество.
По словам де Йонга, оффшорная ветровая электростанция с 175 турбинами, работающая на море, производит около 4, 2% электроэнергии Большого Лондона. Он объясняет, что для того, чтобы набрать достаточную мощность для компенсации однодневного затишья, вам понадобится около 27 500 небольших шариков, используемых для первоначальных испытаний системы Thin Red Line Aerospace. Это составляет чуть более 7 700 сумок Гидростора.
«Можете ли вы представить, как водопровод, трубопровод… а затем воздействие на окружающую среду?» - удивляется де Йонг. "Это безумие."
По словам VanWalleghem, все детали для UW-CAES Hydrostor - это стандартные детали, поставляемые промышленными поставщиками, включая General Electric. «За нами нет технологии или науки, создающих большие системы, - говорит он. - Мы просто покупаем больший двигатель или компрессор».
Де Йонг, однако, утверждает, что построить большие подводные системы не так просто. «Мы знаем, что газовые турбины есть в наличии. Мы знаем, что трубопровод доступен, - говорит он. - Неизвестная часть - это подводная защитная оболочка и как глубоко вы должны ее сбросить, чтобы получить какое-либо значимое накопление энергии ».
Главный инженер и генеральный директор Thin Red Line Aerospace Максим де Йонг осматривает «Энергетический мешок» UW-CAES во время начального тестирования (Кит Томсон / Thin Red Line Aerospace) Чтобы максимизировать количество энергии, которую подводная система может накапливать и накачивать в сеть, инженерам нужно будет узнать, насколько велики они могут изготовить баллоны и подводные балласты, а также насколько глубоко они могут их установить.
«Нет причин, по которым он не должен работать, но есть много причин, по которым он не будет экономичным», - говорит Имре Гюк, менеджер программы хранения энергии в Министерстве энергетики США. «Вопрос эффективности всегда есть».
При увеличении глубины воды на воздушные шары надавливается намного больше воды, что позволяет значительно увеличить сжатие воздуха.
«Вам нужно что-то невероятно сильное. Почти непостижимо, насколько сильной должна быть эта вещь», - говорит де Йонг. На основе материала, используемого для космических сред обитания, Thin Red Line разработала и запатентовала «масштабируемую надувную тканевую архитектуру», которая может реально удерживать колоссальный 211 888 кубических футов сжатого воздуха под водой - почти в 60 раз больше, чем примерно 3700 кубических футов в каждом из гидросторов. надувные шарики.
Другая часть этого решения эффективности идет глубже, объясняет де Йонг. Его компания изучает идею объединения UW-CAES с плавающими ветряными мельницами в глубоком океане. В этом решении заложен один-два эффекта огромного потенциала хранения на больших глубинах воды, а также преимущества того, что ветряные турбины находятся вне пути многих морских птиц и линии наблюдения людей на берегу. Благодаря глубокому хранению воздушные шары находятся вдали от чувствительной прибрежной среды.
Для того чтобы масштабные UW-CAES стали реальностью, предстоит еще много испытаний. С одной стороны, воздействие на окружающую среду все еще в значительной степени неизвестно. «Шум может быть огромной вещью», - говорит Эрик Шульц, морской биолог из Университета Коннектикута. «Представьте, что вы пропускаете газ через довольно узкую трубу». Шипение огромных объемов воздуха, протекающего по трубам, особенно высоких частот, может нарушить поведение обитателей океана. Тем не менее, фактическое влияние этих воздушных шаров на популяции рыб еще не было подтверждено.
ВанВаллегем утверждает, что система подводных аэростатов может фактически способствовать развитию морской биоты, возможно, действуя как искусственный риф. Якоря воздушных шаров частично покрыты камнями таких размеров и типов, которые могли бы поддерживать нерест местной рыбы.
Тем не менее, как и для всех морских судов, любопытная биота также может быть проблемой. «Всегда есть акулорезка», - говорит Гюк. Эта акула размером с кошку прикрепляется к поверхности, вырезая гладкие овальные отверстия.
С появлением новой пилотной программы Hydrostor с нетерпением ждет данных, чтобы помочь им оценить систему. У компании уже есть планы по созданию большей системы на Арубе. На данный момент эти небольшие островные сообщества с относительно низкими потребностями в энергии и глубокими водами вблизи берега, вероятно, являются лучшими целями для этой технологии.
