随着全球各国逐渐体认能源储存的重要性,也同时寻求主流锂电池以外的能源储存技术,加拿大多伦多水电(Toronto Hydro)与加拿大新创企业水储能(Hydrostor)率先测试水底储能,如今德国也不落人后,德国与欧洲最大科技应用研究机构弗劳恩霍夫(Fraunhofer)同样推出水底储能技术构想。
加拿大水储能的技术是利用水压加强压缩空气的效果,原理类似压缩空气储能,也就是所谓的“风穴”,水储能从岸边钻掘气道,直通往湖底或海底,连接大型气球,由重物压住固定在湖中或海中,储能时把高压空气从岸上基地沿着气道打入水底的大气球,需要能源时就释放压缩空气推动涡轮发电,能源回收率约为 60%~80%。
弗劳恩霍夫推出的“海储能”(Stored Energy in the Sea,StEnSEA)的原理则较为类似传统的抽蓄水力发电,利用深水处的水压差,取代抽蓄水力发电的高度差。海储能的做法是,打造大型圆球混凝土槽,把内部抽空,沉到海底,当打开混凝土槽的水阀时,深水处的水压会让水涌入,以此水流来推动涡轮发电;相对的,当储能时,则启动马达逆转涡轮,将混凝土槽体中的水排空。
海储能的混凝土槽预定放置于 600~800 米深的海床处。由于使用水压差取代高度差,不像传统的抽蓄水力发电需要建筑水坝,因此也不会有建坝造成的环境与景观破坏,但预期储能效率将与传统抽蓄水力发电相当。系统运作中的压力差变化不会太快速,所以可使用混凝土为槽体主要材料,不仅是相对廉价的便宜材料,混凝土槽本身就是重物可自我固定于海底,不需再以额外重物固定。
台湾四面环海可考虑
弗劳恩霍夫估计 400 百万瓦(megawatt)规模的海储能系统,平均每度电储存容量成本将为 0.04~0.2 欧元,相当于 1.4~7.1 元新台币。传统抽蓄水力发电的每度电储存容量成本则为 0.188~0.274 美元,相当于 6~8.7 元新台币。而全球可供设置海储能系统的海床地带,总共可提供的储能容量潜力则有 8,170 亿度。
弗劳恩霍夫目前与德国最大建筑营造公司豪赫蒂夫(Hochtief)合作进行前期测试,豪赫蒂夫打造 1:10 大小的球体,置于 100 米水深中,该计划由德国联邦经济与能源部资助,若前期测试计划成功,弗劳恩霍夫计划在 3~5 年内进行商业运用前测试计划,并在之后正式进行商业应用。
另一方面,加拿大的水储能也加快商用化脚步,表示会于 9 月发表新的商业合约与合作伙伴,2016 年秋季就将准备好商用上市。水储能与加拿大多伦多水电的示范系统已经于 2016 年 1 月设置完成,此外,水储能也已经取得一个商业客户──加勒比海阿鲁巴岛电力公司阿鲁巴水电(WEB Aruba N.V.)。
水储能的机器设备都位于岸上,设置、维修与耐用性要求较低,相对的海储能的主要设备都在深海高压水中,就以这方面来说水储能似乎具有优势,不过水储能使用压缩空气技术,也面临过去压缩空气储能技术面对的相同质疑,那就是压缩空气技术总是宣称低成本,却尚未有实际表现。
不论水储能还是海储能是否能实现商用化,或是何者会胜出,加拿大与德国不约而同想发展水底储能,四面环海的台湾或许也可做类似思考。
- Stored Energy in Sea
- Fraunhofer Tests a New Underwater Energy Storage Concept
(首图来源:greentechmedia)
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