Neposredno na dvije milje od obale Toronta, niz šest masivnih, cilindričnih balona podiže se s dna jezera i stoji gotovo visok poput dvokatnice. Njihovi zidovi sadrže komprimirani zrak s mogućnošću da postanu električna energija.
Ovi baloni dio su inovativnog programa za pohranu obnovljivih izvora energije tvrtke Hydrostor.
Vidite, energija vjetra je prekrasna, a solarni paneli izvrsni, a ove tehnologije postaju sve efikasnije svake godine. Ipak, jedan od najvećih izazova za obnovljivu energiju je napajanje domova tijekom izvanrednog doba, nakon što vjetrovi umiru ili nakon što sunce zađe, kada se zajednice često okrenu spaljivanju dizela.
"Skladištenje je zaista ključni komad koji omogućuje da se naša električna mreža obnovi", kaže izvršni direktor Hydrostor Curtis VanWalleghem.
Hydrostor je jedna od nekoliko tvrtki i istraživačkih skupina koje istražuju podvodno skladištenje energije komprimiranog zraka (UW-CAES), što bi moglo biti jeftin i ekološki prihvatljiv odgovor na ovaj problem.
U sustavu Hydrostora, višak energije od sunca ili vjetra puni kompresor zraka. Komprimirani zrak se hladi prije nego što puca u cijev i izlazi na masivne balone. Baš poput puhanja balona na kopnu, zrak ispunjava balone u oceanu, ali zbog mnoštva stopala vode koja se gura prema dolje, zrak se komprimira. Dublji baloni, više zraka mogu zadržati. Da bi oslobodili energiju, operatori mogu otvoriti kopneni ventil, a voda koja nadire iznad vode tjera zrak van, koji okreće turbinu za proizvodnju energije.
"Konačno, mi smo vrlo cool podvodni akumulator", kaže Cameron Lewis, osnivač i predsjednik Hydrostora, u videu objavljenom o projektu.
Na obalnim objektima Hydrostor nalazi se sustav kompresora i turbina za pretvaranje energije u komprimirani zrak i natrag. (Hydrostor) CAES nije baš novost. Tehnologija postoji još od kraja 19. stoljeća, iako je prva tvornica za skladištenje energije otvorena u Bremenu, Njemačka, sa komprimiranim zrakom pod zemljom, zatvorenim u starim slanim kavernama. Od tada je bilo nekoliko projekata CAES-a širom svijeta, ali problem se uvijek svodi na to gdje stavite zrak, kaže VanWalleghem. Čelični spremnici su izuzetno skupi, a trenutne jeftine alternative - podzemne pećine - nikada nisu tamo gdje vam trebaju. Podvodni baloni Hydrostora mogli bi barem omogućiti metodu skladištenja energije u zajednicama u blizini oceana ili dubokih jezera.
Sjedeći pod otprilike 180 stopa vode, Hydrostorovi šest testnih balona mjere 29, 5 stopa i 16, 4 stope širine. Izrađene su od najlona presvučenog uretanom, istog materijala koji se koristi za izvlačenje olupine brodova s jezera i morskih dna - tkanine koja može podnijeti veliku snagu zraka duboko pod vodom.
Hydrostor nije jedina tvrtka koja istražuje UW-CAES. Tanka crvena linija Aerospace neovisno je razvila sličan sustav, pa su tijekom 2011. i 2012. godine na obale škotskih otoka Orkney smjestili nekoliko „vreća energije“ na obale škotskih otoka Orkney. Ovaj početni pilot test dao je ohrabrujuće rezultate, koji su objavili u studiji u suradnji s timom sa Sveučilišta u Nottinghamu.
„Izazov je korak prema opsegu mreže“, kaže osnivač i predsjednik Thin Red Line-a Max de Jong. Ili bolje rečeno, smišljanje načina skladištenja dovoljno zraka za proizvodnju značajne količine energije.
Hydrostor baloni zadržavaju prilično malu količinu energije. Tvrtka neće otkriti ukupni kapacitet sustava, ali generatori su ograničeni na otprilike jedan megavat. Iako Hydrostor planira povećati sustav, potrebno im je još nekoliko balona da bi zajednički naplatili zajednicu.
Da dodam malo perspektive, londonska array, obalna, vjetroelektrana sa 175 turbina, proizvodi oko 4, 2 posto veće londonske električne energije, navodi de Jong. Da biste postigli dovoljno snage da nadoknadite jednodnevni zastoj u izlazu, trebat će vam oko 27 500 manjih balona koji se koriste za početne testove sustava Thin Red Line Aerospace, objašnjava. To je nešto više od 7.700 Hydrostor-ovih torbi.
"Možete li zamisliti vodovod, cijevi ... a zatim i utjecaj na okoliš?", Čudio se de Jong. "To je ludilo."
Prema VanWalleghemu, dijelovi za Hydrostor-ov UW-CAES svi su standardni dijelovi koje prevoze industrijski dobavljači, uključujući General Electric. "Ne postoji tehnologija ili znanost iza nas za izgradnju većih sustava, samo kupujemo veći motor ili kompresor."
De Jong, međutim, tvrdi da izgradnja većih podvodnih sustava nije tako jednostavno. „Znamo da su plinske turbine dostupne. Znamo da su cjevovodi dostupni ", kaže on." Nepoznati dio je podmorsko skladište i koliko duboko ga trebate [izbaciti] da biste dobili bilo kakvo značajno skladište energije. "
Glavni inženjer i glavni izvršni direktor zrakoplovne mreže Red Line Maxim de Jong pregledava UW-CAES „Energetsku vrećicu“ tijekom početnog ispitnog infliranja (Keith Thomson / Thin Red Line Aerospace) Kako bi maksimalno iskoristili količinu energije koju podvodni sustav može skladištiti i upumpavati u mrežu, inženjeri će morati vidjeti koliko mogu napraviti balone i podmorski balast, kao i koliko duboko ih mogu instalirati.
"Nema razloga zašto to ne bi funkcioniralo, ali postoji puno razloga zašto to ne bi bilo ekonomično", kaže Imre Gyuk, voditeljica programa za skladištenje energije u američkom Ministarstvu energetike. "Pitanje učinkovitosti je uvijek tu."
Kako se dubina vode povećava, na balonima se gura puno više vode, omogućavajući tako puno više kompresije zraka.
"Trebate nešto neizmjerno snažno. Gotovo je neshvatljivo koliko ta stvar mora biti jaka", kaže de Jong. Na temelju materijala koji se koristi za svemirska staništa, Thin Red Line razvio je i patentirao „skalabilnu arhitekturu na napuhavanje tkanina“ koja pod uvjetom može držati nevjerojatnih 211.888 kubičnih metara komprimiranog zraka - gotovo 60 puta više od otprilike 3.700 kubičnih metara u svakom od Hydrostor-ovih baloni.
Drugi dio ovog rješenja učinkovitosti ide sve dublje, objašnjava de Jong. Njegova tvrtka istražuje ideju o spajanju UW-CAES-a s plutajućim vjetrenjačama u dubokom oceanu. Ovo rješenje sadrži dva-dva udarca ogromnog potencijala skladištenja iz velikih vodnih dubina i prednosti vjetrenjača koje su izvan puta mnogih morskih ptica i vidokruga ljudi na kopnu. Duboko skladište također čuva balone daleko od osjetljivih okruženja u blizini obale.
Predstoji mnogo testiranja kako bi veliki UW-CAES postali stvarnost. Za jedno su utjecaji na okoliš još uvijek u velikoj mjeri nepoznati. "Buka bi mogla biti velika stvar", kaže Eric Schultz, morski biolog sa Sveučilišta u Connecticutu. "Zamislite da forsirate gomilu plina kroz što mislim da je prilično uska cijev." Zviždanje ogromnih količina zraka koji struji kroz cijevi, osobito viših frekvencija, može poremetiti ponašanje stanovnika oceana. Ipak stvarni utjecaj ovih balona na riblju populaciju još nije provjeren.
VanWalleghem tvrdi da bi podvodni sustav balona mogao zapravo poticati morsku biotu, možda djelujući poput umjetnog grebena. Sidra balona dijelom su prekrivena kamenjem veličina i vrsta koje bi mogle poduprijeti lokalni mrijest ribe.
To bi moglo reći, kao i kod svih morskih plovila, i znatiželjna biota mogla bi predstavljati problem. "Uvijek postoji morski pas", kaže Gyuk. Ovaj morski pas veličine mačke pričvršćuje se na površine, izrezujući glatke ovalne rupe.
S novim pilot-programom koji je u tijeku, Hydrostor s nestrpljenjem očekuje podatke kako bi im pomogao u procjeni sustava. Tvrtka već ima planove u izradi većeg sustava na Arubi. Za sada su te male otočne zajednice, s relativno niskim energetskim potrebama i dubokim vodama blizu obale, vjerojatno najbolji ciljevi te tehnologije.
