Le nekaj kilometrov od obale Toronta se s šestih ogromnih cilindričnih balonov dviga s jezera dno in stoji skoraj tako visoko kot dvonadstropna hiša. Njihove stene vsebujejo stisnjen zrak, ki lahko postane elektrika.
Ti baloni so del inovativne sheme za shranjevanje obnovljivih virov energije podjetja Hydrostor.
Vidite, vetrna energija je čudovita, sončni paneli pa vrhunski in te tehnologije postajajo vsako leto bolj učinkovite. Kljub temu pa je eden največjih izzivov za obnovljivo energijo napajanje domov v času zunaj vrhunca, ko pihajo vetrovi ali ko sonce zahaja, ko se skupnosti pogosto obrnejo proti kurjenju dizla.
"Skladiščenje je resnično ključni element za omogočanje obnovljivosti našega električnega omrežja, " pravi izvršni direktor Hydrostor Curtis VanWalleghem.
Hydrostor je eno izmed številnih podjetij in raziskovalnih skupin, ki preiskujejo podvodno skladiščenje energije pod komprimiranim zrakom (UW-CAES), kar bi lahko bilo poceni in okolju prijazen odgovor na to težavo.
V sistemu Hydrostor odvečna energija sonca ali vetra napolni zračni kompresor. Stisnjen zrak se ohladi, preden spušča cev in se odpira na masivne balone. Tako kot pihanje balona na kopnem, zrak napolni balone v oceanu, vendar se zaradi številnih metrov vode potisne navzdol, zrak v notranjosti stisne. Čim globlje so baloni, več zraka lahko zadržijo. Operaterji lahko sprostijo energijo na kopnem in zunanja voda izpusti zrak, ki vrti turbino in ustvari električno energijo.
"Konec koncev smo zelo kul akumulator za podvodni zrak, " pravi Cameron Lewis, ustanovitelj in predsednik podjetja Hydrostor, v videu, objavljenem o projektu.
Obvodni objekti Hydrostor imajo sistem zračnih kompresorjev in turbin za pretvorbo energije v stisnjen zrak in nazaj. (Hydrostor) CAES ni ravno nov. Tehnologija obstaja že od poznega 19. stoletja, čeprav je bila prva tovarna za shranjevanje energije v Bremenu v Nemčiji odprta šele v poznih sedemdesetih letih, pod zemljo pa je bil zaprt v starih solnih kavernah. Od takrat je po vsem svetu že več projektov CAES, vendar se težava vedno spušča do tega, kam spravite zrak, pravi VanWalleghem. Jekleni rezervoarji so izjemno dragi, trenutne poceni alternative - podzemne kaverne - pa jih nikoli ne potrebujejo, pravi. Podvodni baloni Hydrostorja bi vsaj lahko omogočili način shranjevanja energije v skupnostih blizu oceana ali globokih jezer.
Šest testnih balonov Hydrostorja, ki ležijo pod približno 180 čevljev vode, meri 29, 5 čevljev in široko 16, 4 metra. Izdelani so iz najlona, prevlečenega z uretanom, ki je isti material, ki se uporablja za vlečenje brodolomov z jezera in morskih tal - tkanina, ki zdrži veliko sile iz zraka globoko pod vodo.
Hydrostor ni edino podjetje, ki preiskuje UW-CAES. Tanka rdeča linija Aerospace je neodvisno razvila podoben sistem in v letih 2011 in 2012 so tri mesece razvili več „vrečk energije“ ob obali škotskih otokov Orkney. Ta začetni pilotni test je dal spodbudne rezultate, ki so jih objavili v študiji v sodelovanju z ekipo z Univerze v Nottinghamu.
"Izziv je korak do lestvice omrežja, " pravi ustanovitelj Thin Red Line in predsednik Max de Jong. Ali bolje rečeno, razmišljanje, kako shraniti dovolj zraka, da proizvedejo znatno količino energije.
Hydrostorjevi baloni zadržujejo dokaj majhno količino energije. Podjetje ne bo razkrilo celotne zmogljivosti sistema, vendar so generatorji omejeni na približno en megavat. Čeprav Hydrostor načrtuje razširitev sistema, potrebujejo še nekaj balonov, da bi napolnili skupnost.
De Jong pravi, da londonska array, obmorska, turbinska elektrarna s 175 turbinami, ustvari približno 4, 2 odstotka velike londonske električne energije. Če želite izklopiti dovolj moči, da nadoknadite enodnevni zastoj pri proizvodnji, bi potrebovali približno 27.500 manjših balonov, ki so bili uporabljeni za začetne preskuse sistema Thin Red Line Aerospace, pojasnjuje. To pomeni nekaj več kot 7.700 vrečk Hydrostorja.
"Si lahko predstavljate vodovod, cevovode ... in nato vpliv na okolje?" Se čudi de Jong. "To je norost."
Po VanWalleghem so deli za Hydrostorjev UW-CAES vsi standardni kosi, ki jih prevažajo industrijski dobavitelji, vključno z General Electric. "Za nami ni več tehnologije ali znanosti, ki bi gradila večje sisteme. Samo kupujemo večji motor ali kompresor."
De Jong pa trdi, da gradnja večjih podvodnih sistemov ni tako preprosta. „Vemo, da so na voljo plinske turbine. Vemo, da so cevovodi na voljo, "pravi." Neznani del je podvodno zadrževanje in kako globoko ga morate [odlagati], da dobite smiselno shranjevanje energije. "
Glavni inženir in glavni izvršni direktor letalske vesolje Red Line Aerospace Maxim de Jong med prvotno preizkusno inflacijo pregleduje UW-CAES "vrečko energije" (Keith Thomson / Thin Red Line Aerospace) Za čim večjo količino energije, ki jo lahko podvodni sistem shrani in črpa v omrežje, bodo inženirji morali videti, kako velike so lahko balone in podvodne predstikalne naprave, pa tudi, kako globoko jih lahko namestijo.
"Ni razloga, da ne bi deloval, vendar obstaja veliko razlogov, zakaj ne bi bilo varčno, " pravi Imre Gyuk, vodja programa za shranjevanje energije v ameriškem ministrstvu za energijo. "Vprašanje učinkovitosti je vedno tam."
Ko se globina vode povečuje, se na balone vleče veliko več vode, kar omogoča veliko večjo stiskanje zraka.
"Potrebujete nekaj izjemno močnega. Skoraj ne moremo biti prepričani, kako močna mora biti ta stvar, " pravi de Jong. Na osnovi materiala, ki se uporablja za vesoljske habitate, je Thin Red Line razvil in patentiral "skalabilno napihljivo tkaninsko arhitekturo", ki bi lahko obdržala ogromnih 211.888 kubičnih metrov stisnjenega zraka pod vodo - skoraj 60-krat več kot približno 3700 kubičnih metrov v vsakem od Hydrostorjevih baloni.
Drugi del te rešitve učinkovitosti se poglablja, razlaga de Jong. Njegovo podjetje preiskuje idejo o združevanju UW-CAES s plavajočimi vetrnicami v globokem oceanu. Ta rešitev je ena izmed dveh možnosti velikega skladiščnega potenciala iz velikih vodnih globin in prednosti vetrnih turbin, ki so zunaj poti številnih morskih ptic in vidne linije ljudi na kopnem. Globoka zalogovnica tudi drži balone daleč stran od občutljivih bližnjih obrežij.
Za obsežne UW-CAES je treba opraviti še veliko testiranj. Prvič, vplivi na okolje še vedno niso znani. "Hrup bi lahko bil velikanska stvar, " pravi Eric Schultz, morski biolog z univerze v Connecticutu. "Predstavljajte si, da prisilite kup plina skozi tisto, kar bi si predstavljal, da je precej ozka cev." Šiškanje ogromnih količin zraka, ki teče skozi cevi, zlasti višjih frekvenc, bi lahko motilo vedenje prebivalcev oceanov. Vendar dejanski vpliv teh balonov na ribje populacije še ni preverjen.
VanWalleghem trdi, da bi lahko podvodni balonski sistem dejansko podpiral morsko bioto, morda deluje kot umetni greben. Sidra balonov so deloma pokrita s kamni velikosti in vrst, ki bi lahko podprli lokalni drst rib.
Glede na to, kot pri vseh morskih plovilih, lahko tudi radovedna biota predstavlja težavo. "Vedno obstaja morski pes, " pravi Gyuk. Morski pes velikosti mačke se pritrdi na površine in izreza gladke ovalne luknje.
Z novim pilotnim programom in Hydrostor nestrpno čaka na podatke, s pomočjo katerih bodo lahko ocenili sistem. Podjetje že načrtuje gradnjo večjega sistema na Arubi. Za zdaj so te majhne otoške skupnosti, ki imajo sorazmerno nizke potrebe po energiji in globoke vode v bližini obale, najboljši cilji te tehnologije.
