Hydrostor計(jì)劃在8月份把幾個(gè)大型、氣球狀的袋子沉入安大略湖，然后使用Toronto Hydro電網(wǎng)的電運(yùn)行一臺(tái)壓縮機(jī)，用空氣填滿這些袋子。當(dāng)需要用電時(shí)，空氣被排出，通過(guò)膨脹渦輪機(jī)后用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)作業(yè)。這將是世界上首個(gè)水下壓縮空氣儲(chǔ)能的商用設(shè)施。
使用壓縮空氣儲(chǔ)能并不是一個(gè)新的概念。壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以追溯到19世紀(jì)70年代。今天，壓縮空氣主要儲(chǔ)藏在地下洞穴、管道，甚至儲(chǔ)藏在汽車或者火車的小型儲(chǔ)蓄罐中提供動(dòng)力。多年來(lái)，科研人員對(duì)水下儲(chǔ)能進(jìn)行過(guò)多次試驗(yàn)，這可以追溯到20世紀(jì)80年代2012年，諾丁漢大學(xué)動(dòng)力學(xué)教授Seamus Garvey設(shè)計(jì)了一種使用Thin Red Lin Aerpspace的袋子制作的水下儲(chǔ)能系統(tǒng)，并把它放在遠(yuǎn)離蘇格蘭Orkeney島的水下。Garvey教授說(shuō)：“這是把儲(chǔ)能放在最需要的地方—海上發(fā)電。”
Thin Red Line Aerospace氣球狀袋子
Hydrostor總裁Curtis Van Walleghem指出，他的公司在4年前就開(kāi)始著眼于這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)，主要是作為風(fēng)力發(fā)電的編外項(xiàng)目。最初，公司計(jì)劃使用抽水蓄能。雖然抽水蓄能的效率達(dá)到80%以上，但是受地理?xiàng)l件的限制，并且小規(guī)模使用的經(jīng)濟(jì)性不高。“所我們就像，如果將1立方米的水抽到空氣中是最佳的儲(chǔ)能方式，那么反其道而行之或許也是可行的—就是把空氣存入水中，”Van Walleghem補(bǔ)充道。
水下壓縮空氣存儲(chǔ)的原理非常簡(jiǎn)單：空氣袋停留在水下至少25米處（理想狀態(tài)是100米或者更深），水的重量就會(huì)壓迫空氣，給定的空間內(nèi)部可以進(jìn)去更多的空氣存儲(chǔ)能量（每深10米就增加約1個(gè)大氣壓，或者10萬(wàn)帕斯卡）。Garvey教授表示：“在水深500米以下，與能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械些成本相比，牽引成本基本可以忽略不計(jì)。”
在該公司的水下壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，氣球狀的袋子(Hydrostor稱之為“靈活的蓄電池”）將會(huì)被置于水下80米處，可以供應(yīng)1兆瓦的電力，持續(xù)時(shí)間約3小時(shí)左右。Hydrostor還會(huì)對(duì)固定壁的蓄電池（fixed-wall accumulator)進(jìn)行測(cè)試，這種蓄電池會(huì)取代容器中的水。Van Walleghem補(bǔ)充道：“這是我們能完成的最小尺寸。還有一種是可以提供20——30MW的電力，時(shí)間10-20小時(shí)。Hydrostor的終極目標(biāo)是制作效率在60%-70%的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)可以簡(jiǎn)單擴(kuò)容，我們把氣腔做得更大，沒(méi)有上限。”今年年底，Hydrostor計(jì)劃在阿魯巴島安裝更大、更深的水下壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè)施。
2011年，Hydrostor測(cè)試水下壓縮空氣儲(chǔ)能設(shè)施
目前，Hydrostor面臨的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)性難題是當(dāng)壓縮空氣時(shí)，如何捕捉釋放的熱能，并隨后在空氣膨脹冷卻的過(guò)程中用于加熱。位于加拿大安大略省溫莎大學(xué)的副教授Rupp Carriveau解釋說(shuō)：“在壓縮過(guò)程中，空氣的溫度可以達(dá)到650℃。如果你不能捕捉到這些廢棄的熱量，你的能效會(huì)很低。”他曾在早些時(shí)候?qū)ydrostor的水下壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)提出一些建議。最終得出的解決方案是把現(xiàn)成的熱交換器和一個(gè)隔熱的水槽結(jié)合使用。
事實(shí)上，Hydrostor嘗試了各種可能的方法。Van Walleghem表示：“可靠性對(duì)公共事業(yè)公司來(lái)講至關(guān)重要。在完全投入商業(yè)化之前，我們不能有功利心理。”Hydrostor公司的和作者和投資者都很看好這項(xiàng)技術(shù)。Hydrostor拒絕透露這個(gè)Toronto水下壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的精確成本，但是Van Walleghem表示足有上百萬(wàn)美元。