压缩空气储能技术(CAES)发展已超过 30 年,但因为要找到一个可储存空气的地方相当不容易,至今仅有两座商业压缩空气发电厂,不过苏格兰科学家新研究或许可改变这一现状,他们发现北海海底岩石也可以储存大量空气,有望化身成另类储气井。
该技术是种可靠并能长时间储存电力的方式,用电量较低时,人们能将绿电用来压缩空气,把空气高压密封在废弃矿井、沉降的海底储气罐、盐洞、过期油气井或储气井等密闭空间中,用电高峰期再释放出压缩空气,经过加热燃烧与涡轮膨胀等过程来发电。
压缩空气储存时间也相当长,到一年也不是个问题,相较于目前主流的锂离子电池、燃料电池等技术可说是非常久。
只是压缩空气发电厂主要难题为:成本以及要找到一个够大、耐热并可以储存压缩空气的地质空间,其中气体压缩会产生热,因此压缩后的空气温度较高,气体膨胀则会释放热,进而降低储存系统的能源效率。两大挑战让现在压缩空气发电厂仅有两间,分别位于美国阿拉巴马州与德国埃尔斯夫莱特。
因此为了发掘英国附近的压缩空气储能潜力空间,爱丁堡大学与斯特拉斯克莱德大学携手合作,首先透过数学模型来评估北海的地质与附近 11,000 座钻井平台,进一步预测可储存的容量。
根据团队发表在《Nature Energy》的论文,他们发现英国海中的多孔岩石(porous rock)气体储存容量约为 77-96 TWh,容量是英国盐洞的 10 倍,这相当于英国 2017 年 1-2 月间用电需求的 160%,显示其发展压缩空气储能的潜力之大。
不过研究也发现该技术得面临的挑战,像是储存效率偏低,能源来回效率仅 54-59%,相较之下抽水蓄电厂的效率达 80%,电池则超过 90%;且压缩空气发电厂成本也偏高,爱丁堡大学地科博士 Moulid-Castillo 估计每度电价格约为 0.42-4.71 美元,基本上是陆上储能技术的 10 倍。
该团队乐观看待上述挑战,Julien Mouli-Castillo 指出,虽然该技术成本较为昂贵,但仍是一种可行的方案,可让人们在夏季时储存多余的电力,并在冬天的提高可用电力,让英国的再生能源调度更佳有弹性,未来也可以再深入研究如何降低成本。
且北海为世界上数一数二的离岸风电聚集地,同时还拥有大量的石油与天然气,若可在底下岩石开发压缩空气储能技术,设备制造过程可更加高效与便宜,也能减少海底电缆需求量,最终达到储存再生能源电力的目标。
- North Sea rocks could act as large-scale renewable energy stores
- North Sea Rocks Could Store Months Of Renewable Energy
(首图为示意图,来源:pixabay)
延伸阅读:
- 储存时间可长达一年,压缩空气发电厂望成为绿能储能新星