อากาศอัดได้อย่างไรในอนาคต

หมายเหตุบรรณาธิการ:ทุกวันพุธ Livescience จะตรวจสอบความมีชีวิตของเทคโนโลยีพลังงานที่เกิดขึ้นใหม่ - พลังแห่งอนาคต นี่เป็นงวดแรก

พลังงานลมไม่น่าเชื่อถือ ไม่มีใครสามารถเปิดลมได้ทุกครั้งที่มีความต้องการไฟฟ้า ดังนั้นสาธารณูปโภคบางอย่างกำลังมองหาวิธีเพิ่มพลังงานลมและเก็บไว้ใต้ดินเพื่อใช้ในภายหลัง

“ ลมพัดมากตอน 2 โมงเช้าดังนั้นจึงสมเหตุสมผลที่จะช่วยมันและใช้เวลา 5 โมงเช้าเมื่อทุกคนกลับมาทำงาน” Georgianne Peek จาก Sandia National Laboratories ในนิวเม็กซิโกกล่าว

การจัดเก็บพลังงานอากาศอัด (CAES) ใช้กระแสไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมจากฟาร์มกังหันลมหรือแหล่งข้อมูลอื่น ๆ เพื่อสูบลมใต้ดิน อากาศแรงดันสูงทำหน้าที่เหมือนแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่สามารถปล่อยออกมาตามความต้องการเพื่อเปลี่ยนกังหันก๊าซและผลิตไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามส่วนที่ดีของพลังงานอินพุตหายไปในกระบวนการนี้ทำให้ CAEs เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการจัดเก็บที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด

“ ไม่มีใครต้องการเก็บกระแสไฟฟ้าเว้นแต่พวกเขาจะต้องทำ” Roland Marquardt จาก RWE Power บริษัท ยูทิลิตี้เยอรมันกล่าว

ดังนั้น RWE และ General Electric (GE) เพิ่งประกาศแผนการพัฒนาเทคโนโลยี CAES รูปแบบใหม่ที่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นรวมถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

เก็บไว้

การจัดเก็บกระแสไฟฟ้าที่มีจุดสูงสุดไม่ใช่ของใหม่ วิธีที่พบบ่อยที่สุดคือการสูบน้ำขึ้นไปยังอ่างเก็บน้ำที่ยกระดับแล้วปล่อยให้ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเมื่อความต้องการเรียกร้อง

เมื่อ "เรียกเก็บเงิน" ระบบพลังน้ำที่สูบฉีดเหล่านี้ซึ่งมีอยู่ประมาณ 300 ตัวทั่วโลก - สามารถจ่ายพลังงาน 1,000 เมกะวัตต์เป็นเวลาหลายชั่วโมง อย่างไรก็ตามมีสถานที่เหลืออยู่ไม่กี่แห่งที่มีน้ำและภูมิประเทศที่เหมาะสม Marquardt กล่าว

CAES สามารถจัดหาพลังงานได้ประมาณ 100 เมกะวัตต์เป็นเวลาหลายชั่วโมงและการก่อตัวทางธรณีวิทยาที่จำเป็น (เหมืองที่ถูกทิ้งร้างถ้ำเกลือชั้นหินอุ้มน้ำ) สามารถพบได้ทั่วโลก

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลอื่น ๆ เช่นแบตเตอรี่และมู่เล่ไม่สามารถเก็บพลังงานได้เกือบเท่ากันและมีราคาแพงกว่าการติดตั้งมากกว่า CAEs

ปัจจุบันมีเพียงสองสิ่งอำนวยความสะดวกในการดำเนินงานของ CAEs ในประเทศเยอรมนีและอลาบามา พวกเขาแต่ละคนใช้ถ้ำเกลือที่มีพื้นที่หลายร้อยลูกบาศก์เมตรหลายร้อยลูกบาศก์เมตร (ประมาณปริมาณสระว่ายน้ำขนาดโอลิมปิก 100 แห่ง)

ด้วยการใช้กระแสไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมอากาศจะถูกบีบอัดเป็นประมาณ 1,000 psi (หรือความดันบรรยากาศ 70 เท่า) ซึ่งจะเพิ่มอุณหภูมิเป็นมากกว่า 600 องศาเซลเซียส (1,100 องศาฟาเรนไฮต์) มันร้อนเกินไปที่จะปั๊มใต้ดินดังนั้นอากาศจะเย็นลงประมาณ 50 องศาเซลเซียส (120 องศาฟาเรนไฮต์)

น่าเสียดายที่อากาศจะต้องอุ่นขึ้นเมื่อเปิดกังหัน พลังงานการอุ่นเครื่องพิเศษนี้ (โดยปกติจะเกิดจากการเผาก๊าซธรรมชาติ) หมายความว่า CAES มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์: ทุกกิโลวัตต์ชั่วโมงของพลังงานที่เข้ามามีพลังงานเพียง 0.5 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

“ Caes เป็นเทคนิคที่รู้จักกันดี แต่ก็ไม่สามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ในขณะนี้เนื่องจากมีประสิทธิภาพต่ำ” Marquardt กล่าว

รักษาความร้อน

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ RWE และ GE กำลังทำงานเกี่ยวกับการออกแบบใหม่ที่เรียกว่า Advanced Adiabatic CAES (AA-CAES) ซึ่งความร้อนที่ถูกลบออกจากอากาศในระหว่างการบีบอัดจะถูกเก็บไว้และใช้ในภายหลังเพื่ออุ่นก๊าซเมื่อปล่อยออกมา

“ ในกรณีนี้อากาศร้อนพอที่จะขับกังหันอากาศโดยไม่ต้องใช้ก๊าซเผาไหม้” Marquardt กล่าว

ประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 70 เปอร์เซ็นต์และหากรวมกับพลังงานลมระบบ AA-CAES จะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนหลักของภาวะโลกร้อน

RWE และ GE กำลังทำการศึกษาความเป็นไปได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสิ่งที่วัสดุจะดีที่สุดสำหรับการจัดเก็บความร้อนอันยิ่งใหญ่ Marquardt คิดว่าทางเลือกที่เป็นไปได้จะเป็นอิฐเซรามิก แต่ทางเลือกที่เป็นไปได้คือเตียงของก้อนกรวดหิน

เมื่อความยากลำบากทางเทคนิคถูกรีดออกมา Marquardt คาดว่าจะมีโครงการสาธิตครั้งแรก-ให้พลังงานประมาณ 30 เมกะวัตต์-บางครั้งประมาณปี 2555 เป้าหมายในอนาคตคือการมีโรงงาน AA-CAES ที่สามารถจัดหาได้ 10 ครั้ง

การเปิดเป็นสีเขียว

ในสหรัฐอเมริกา CAES แบบดั้งเดิมกำลังได้รับการพิจารณาจากหลาย บริษัท แต่มีโครงการใหม่เพียงโครงการเดียวคือ Iowa Storage Energy Park (ISEP) อยู่ในขั้นตอนการออกแบบ ได้รับทุนสนับสนุนจากกลุ่มสาธารณูปโภคของเทศบาล ISEP จะเก็บลมและพลังงานที่มีจุดสูงสุดเพื่อให้พลังงาน 270 เมกะวัตต์เป็นเวลา 16 ชั่วโมงต่อวัน

เนื่องจาก CAEs สามารถทำให้กำลังขับของพลังงานเสถียรจากแหล่งที่มาของตัวแปรจึงสามารถช่วยให้พลังงานลมน่าสนใจยิ่งขึ้น แต่ซีอีส์ "ไม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงกับพลังงานหมุนเวียนเพื่อเป็นเทคโนโลยีสีเขียว, "Peek กล่าว

เธออธิบายว่าซีเอสยังสามารถเก็บกระแสไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมจากโรงไฟฟ้าถ่านหินแบบดั้งเดิม สิ่งนี้ช่วยให้พืชทำงานได้อย่างต่อเนื่องแทนที่จะเพิ่มขึ้นและลงเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค และความเร็วที่มั่นคงนี้หมายถึงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง

“ ฉันชอบที่จะบอกว่า Caes เป็นเทคโนโลยีที่เปิดใช้งานสีเขียว” Peek กล่าว

• วิดีโอ: ขั้นตอนต่อไปในเชื้อเพลิงทางเลือก
• 10 เทคโนโลยีที่จะเปลี่ยนชีวิตของคุณ
• สิ่งประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยม: ตอบคำถามด้วยตัวเอง