若要储存再生能源多余电力,目前大多人们都会加装电池储能系统,只不过锂离子电池储存电量与寿命都有限,如何处理废弃电池也是一大烦恼,对此英国学者指出,可利用压缩空气储能技术(CAES)来有效、长时间储存绿电。
各国再生能源多以风力发电与太阳光电为主流,但这两项绿能系统为变动型再生能源(VRE),会受限于天气、只有起风或是日照充足时才能运作,假如天气无法让设备供电,这时候就得依靠储能系统了。
因此近年来绿能储能电厂如雨后春笋般冒出,除了锂离子电池、燃料电池等常见技术,也有不少厂商采用抽水蓄能电站,其中压缩空气储能也是一个不容忽视的技术之一,该技术能花费较少成本长时间持续供应电力,储存时间更可以长达一年,这可是任何电池储能技术都难以企及的纪录。
压缩空气储能技术是指在用电量较低时,将绿电能用于压缩空气,将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,虽然燃气涡轮机运作仍然需要需要化石燃料助力,但是该技术是一种更高效、储存容量也更大的储能方式。
然而该技术发展至今已超过 30 年,目前仅有两间商业化压缩空气发电厂,分别位于美国阿拉巴马州与德国埃尔斯夫莱特。英国诺丁汉大学动力学教授 Seamus Garvey 对此表示,压缩空气储能技术现在还有许多障碍待跨越,像是设备昂贵与地下状况要求严格。
Garvey 表示,开发压缩空气储能技术并不容易,整体设备包括压缩设备、膨胀设备、热交换器、储存空气与热量设备等,虽然这些设备寿命大多都很长,几乎都动辄 50 年以上,但前期成本高昂,更需要精细工程与技术才能让电厂稳定运作。
且打造压缩空气发电厂的首要任务,就是找到一个可以长时间存入空气的大范围空间,因此该设备首选区域都位于地下洞穴或是海底,因为只有深水或是海底的巨大的压力才能加大能源储量。
像是美国阿拉巴马州压缩空气发电厂将气体存在地底 8 公里处的盐洞中,该空间几乎可容纳一座自由女神像,可让容量达 110MW 的涡轮机发电 26 小时,为 11 万户家庭供电。先前加拿大公司 Hydrostor 也与多伦多水电合作测试离岸水下压缩空气储能,利用水压增强压缩空气的效果,储能时把高压空气打入水底的大气球,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%,装置量则为 1MW。
虽然目前压缩空气发电厂的前期成本较高,也会需要化石燃料的辅助,但该技术具有储存时间长、容量大等优势,随着技术越来越成熟,压缩空气技术总有一天也可以出头天、成为另一种广泛运用的储能电厂。
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(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Flickr/Ian Richardson CC BY 2.0)