La doar doi km de coasta Toronto, o serie de șase baloane masive, cilindrice, se ridică de pe podeaua lacului, care stă aproape la fel de înalt ca o casă cu două etaje. Pereții lor conțin aer comprimat cu potențialul de a deveni electricitate.
Aceste baloane fac parte dintr-o schemă inovatoare, fără emisii de stocare a energiei regenerabile de la compania Hydrostor.
Vedeți, energia eoliană este minunată, iar panourile solare sunt superbe, iar aceste tehnologii devin mai eficiente în fiecare an. Cu toate acestea, una dintre cele mai mari provocări pentru energia regenerabilă este alimentarea locuințelor în timpul perioadei în afara vârfului, odată ce vânturile mor sau după apusul soarelui, când comunitățile se îndreaptă adesea spre arderea motorinei.
„Depozitarea este într-adevăr piesa cheie care să permită rețelei noastre electrice să reînnoiască”, spune CEO-ul Hydrostor Curtis VanWalleghem.
Hydrostor este una dintre mai multe companii și grupuri de cercetare care investighează stocarea de energie sub aer comprimat sub apă (UW-CAES), care ar putea fi un răspuns cu costuri reduse și ecologice la această problemă.
În sistemul hidrostorului, excesul de energie din solar sau eolian încarcă un compresor de aer. Aerul comprimat este răcit înainte de a trage în jos pe un tub și spre baloanele masive. La fel ca aruncarea unui balon pe uscat, aerul umple baloanele din ocean, dar din cauza numeroaselor picioare de apă împingând în jos, aerul din interior se comprimă. Cu cât baloanele sunt mai adânci, cu atât pot avea mai mult aer. Pentru a elibera energia, operatorii pot deschide o supapă onshore și apa supusă forțează aerul afară, care învârte o turbină pentru a genera energie.
„În cele din urmă, suntem o baterie de aer subacvatică foarte mișto”, spune Cameron Lewis, fondatorul și președintele Hydrostor, într-un videoclip lansat despre proiect.
Instalațiile de pe malul hidrostorului adăpostesc un sistem de compresoare de aer și turbine pentru a converti energia în aer comprimat și înapoi. (Hydrostor) CAES nu este tocmai nou. Tehnologia este în vigoare încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea, deși abia la sfârșitul anilor '70 s-a deschis prima fabrică de stocare a energiei la Bremen, Germania, cu aer comprimat subteran încuiat în caverne vechi de sare. De atunci, au existat mai multe proiecte CAES în întreaga lume, dar problema vine mereu în locul în care ați pus aerul, spune VanWalleghem. Rezervoarele de oțel sunt extrem de scumpe, iar alternativele de costuri reduse actuale - peșterile subterane - nu sunt niciodată acolo unde ai nevoie, spune el. Baloanele subacvatice ale hidrostorului ar putea face cel puțin metoda de stocare a energiei în comunitățile din apropierea oceanului sau în lacurile adânci.
Stând sub aproximativ 180 de metri de apă, cele șase baloane ale lui Hydrostor măsoară 29, 5 metri înălțime și 16, 4 metri lățime. Sunt confecționate dintr-un nylon acoperit cu uretan, care este același material folosit pentru a trage naufragii de pe fundul lacului și al mării - o țesătură care poate rezista la o mare forță din aerul adânc sub apă.
Hydrostor nu este singura companie care investighează UW-CAES. Linia roșie subțire Aerospace a dezvoltat în mod independent un sistem similar, iar în 2011 și 2012, au dislocat mai multe „saci de energie” în largul coastelor insulelor Orkney din Scoția timp de trei luni. Acest test pilot inițial a dat rezultate încurajatoare, pe care le-au publicat într-un studiu în colaborare cu o echipă de la Universitatea din Nottingham.
„Provocarea este un pas către scala de grilă”, spune fondatorul și președintele Thin Red Line, Max de Jong. Sau mai degrabă, să-mi dau seama cum să stochezi suficient aer pentru a produce o cantitate semnificativă de energie.
Baloanele hidrostorului dețin o cantitate destul de mică de energie. Compania nu va dezvălui capacitatea totală a sistemului, dar generatoarele sunt acoperite cu aproximativ un megawatt. Chiar dacă Hydrostor intenționează să extindă sistemul, acestea au nevoie de alte câteva baloane pentru a încărca în mod fezabil o comunitate.
Pentru a oferi o mică perspectivă, London Array, un parc eolian în larg, cu 175 de turbine, produce în jur de 4, 2 la sută din energia electrică a Greater London, potrivit lui Jong. Pentru a genera suficientă putere pentru a compensa o singură zi de acțiune la ieșire, ai avea nevoie de aproximativ 27.500 din baloanele mai mici utilizate pentru testele inițiale ale sistemului Thin Red Line Aerospace, explică el. Acest lucru echivalează cu puțin peste 7.700 de saci de la Hydrostor.
„Vă puteți imagina instalațiile, conductele ... și apoi impactul asupra mediului?” Se minunează De Jong. - Este o nebunie.
Conform VanWalleghem, piesele pentru UW-CAES ale Hydrostor sunt piese standard transportate de furnizori industriali, inclusiv General Electric. "Nu există nici o tehnologie sau știință în spatele nostru care să construiască sisteme mai mari", spune el. "Este doar noi cumpărarea unui motor sau compresor mai mare."
De Jong susține însă că construirea unor sisteme mai mari subacvatice nu este chiar atât de simplă. „Știm că turbinele cu gaz sunt disponibile. Știm că conducta este disponibilă, spune el. „Partea necunoscută este reținerea submarină și cât de adânc trebuie să o aruncați pentru a obține orice stocare semnificativă de energie.”
Inginerul șef și aeronautul în linie roșie subțire Maxim de Jong inspectează o „pungă de energie” UW-CAES în timpul inflației inițiale a testelor (Keith Thomson / Thin Red Line Aerospace) Pentru a maximiza cantitatea de energie pe care un sistem subacvatic o poate depozita și pompa în rețea, inginerii vor trebui să vadă cât de mari pot face baloanele și balastele submarine, precum și cât de adânc le pot instala.
„Nu există niciun motiv pentru care nu ar trebui să funcționeze, dar există o mulțime de motive pentru care nu ar fi economic”, spune Imre Gyuk, manager de programe de stocare a energiei la Departamentul de Energie al SUA. „Problema eficienței este întotdeauna acolo.”
Pe măsură ce adâncimea apei crește, există mult mai multă apă care împinge în jos pe baloane, permițând compresia de aer mult mai mare.
"Ai nevoie de ceva extrem de puternic. Este aproape de nesimțit cât de puternic trebuie să fie acel lucru", spune de Jong. Pe baza materialului folosit pentru habitatele spațiale, Thin Red Line a dezvoltat și patentat o „arhitectură de țesături gonflabile scalabile” care poate deține în mod fezabil un subteran de 211.888 de metri cubi de aer comprimat - de aproape 60 de ori mai mult decât cei aproximativ 3.700 de metri cubi în fiecare dintre Hydrostor baloane.
Cealaltă parte a acestei soluții de eficiență este mai profundă, explică de Jong. Compania sa a investigat ideea de asociere a UW-CAES cu mori de vânt plutitoare în oceanul profund. Această soluție păstrează un singur punct atât al potențialului de stocare masiv de la adâncimile mari ale apei, cât și a beneficiilor turbinelor eoliene care se află în afara multor păsări de mare și a liniei de vedere a oamenilor de pe mare. De asemenea, depozitarea profundă ține baloanele departe de mediile sensibile în apropierea țărmului.
Există încă multe teste de făcut pentru ca UW-CAES pe scară largă să devină o realitate. În primul rând, impactul asupra mediului este încă necunoscut. „Zgomotul ar putea fi un lucru uriaș”, spune Eric Schultz, biolog marin la Universitatea din Connecticut. "Imaginați-vă că forțați o grămadă de gaz prin ceea ce mi-aș imagina că este o conductă destul de îngustă." Șuierul de volume masive de flux de aer prin conducte, în special frecvențele mai înalte, ar putea perturba comportamentul locuitorilor oceanului. Cu toate acestea, impactul real al acestor baloane asupra populațiilor de pești nu a fost încă verificat.
VanWalleghem susține că sistemul de baloane subacvatice ar putea încuraja de fapt biota marină, poate acționând ca un recif artificial. Ancorele baloanelor sunt acoperite în parte de pietre care sunt de dimensiuni și tipuri care ar putea susține reproducerea locală a peștilor.
Acestea fiind spuse, ca și în cazul tuturor navelor marine, biota curioasă ar putea fi și o problemă. "Întotdeauna există rechinul tăietor de prăjituri", spune Gyuk. Acest rechin de dimensiuni de pisici se atașează de suprafețe, tăind găuri ovale netede.
Odată cu noul program pilot care se agită, Hydrostor așteaptă cu nerăbdare date care să îi ajute să evalueze sistemul. Compania are deja planuri în lucrările de construire a unui sistem mai mare în Aruba. Deocamdată, aceste mici comunități insulare, cu nevoi relativ reduse de energie și ape adânci în apropiere, sunt probabil cele mai bune ținte ale tehnologiei.
