一种以管道和锚为特色的新型储能解决方案

管道和锚与储存能量有什么关系?比你想象的还要多!一项由 IIASA 领导的新研究探索了一种鲜为人知但很有前途的可持续能源存储系统，称为浮力储能系统的潜力。

人们普遍认为，可再生能源将在确保地球及其人民拥有更健康、更可持续的未来方面发挥重要作用，许多国家确实已经看到此类技术正在努力取代电力部门中“肮脏”的化石燃料以降低排放。然而，可再生能源的最大问题是电力供应是间歇性的，这意味着任何给定时间的能源输出不一定能满足当时的需求。以太阳能发电为例，发电量在电力需求低的白天达到峰值，导致能源过剩与能源短缺交替出现。

能源供需平衡是任何稳定能源系统的先决条件。在间歇性可再生能源供应的情况下，可靠和有效的能源储存方式对于确保成功采用这些技术至关重要。在他们发表在《储能》杂志上的最新论文中，IIASA 研究员 Julian Hunt 及其同事探索了一种鲜为人知但很有前途的可持续储能系统，即浮力储能技术。

“浮力储能技术(BEST)对于储存来自海上风力发电厂的间歇性能量特别有用，尤其是在沿海地区和小岛屿。作为一个额外的好处，同样的技术可以用来压缩氢气并将其运输到水下，”亨特解释道。

浮力储能背后的概念基于成熟的抽水储能系统技术。该系统通常由放置在海上风电场附近的浮动平台组成，并使用电动机/发电机通过降低位于深海海底位置的压缩气体接收器(通常是一系列气球或储罐)来存储能量，并通过允许压缩气体接收器，通过水上升。然而，Hunt 和他的同事们提出了构建 BEST 系统的新组件，例如引入一系列垂直排列形成立方体的高密度聚乙烯 (HDPE) 塑料管道，以及连接到海底。

该团队进行了多次模拟，以测试他们对系统的修改，并确定在不同海洋深度储存能量的潜力。他们的结果表明，系统越深，压缩气体的体积随深度的变化越小，系统存储的能量就越多。然而，研究人员还指出，将系统安装在更深的深度不可避免地会带来更高的成本。话虽如此，与使用传统电池系统的成本相比，使用 BEST 系统存储能量的成本仍然低于每兆瓦时 (MWh)。

“虽然今天的电池成本约为 150 美元/MWh，但 BEST 的成本仅为每 MWh 50 美元至 100 美元。鉴于电池的装机成本低于 BEST 系统(4 美元) 800 万美元/兆瓦)，电池和 BEST 系统可以联合运行，为沿海城市或海上风力发电厂提供能量存储。重要的是还要记住，BEST 系统的成本可能是如果对该技术进行大量投资，则会显着减少，”Hunt 说。

可以应用 BEST 系统的另一个重要领域是压缩氢气以进行储存和运输。全球经济脱碳的努力重新强调了未来氢经济的好处。氢经济的主要挑战之一是压缩和运输氢所涉及的成本。

据研究人员称，使用 BEST 系统压缩氢气的相关投资成本比使用传统压缩机低约 30 倍，并且所涉及的过程将具有显着降低压缩能耗的额外好处。一旦氢气在水下被压缩，它可以被装在压力罐中并被带到地面，或者可以通过部分充满沙子的大型深水管道输送到其他大陆。沙子将有助于降低管道的漂浮能力，使其保持在设计深度，并可以用锚固定在海底。

“这种氢气和沙子填充管道与 BEST 系统相结合，有可能成为维持未来氢经济的支柱，连接所有大陆，”亨特总结道。