Vain kahden mailin päässä Toronton rannikolta, sarja kuutta massiivista, lieriömäistä ilmapalloa nousee järven pohjalta ja seisoo melkein yhtä korkeana kuin kaksikerroksinen talo. Niiden seinät sisältävät paineilmaa, josta voi tulla sähköä.
Nämä ilmapallot ovat osa innovatiivista, päästötöntä järjestelmää uusiutuvan energian varastointiin Hydrostor-yrityksestä.
Tuulenergia on upeaa ja aurinkopaneelit ovat loistavia, ja nämä tekniikat tehostuvat vuosittain. Yksi uusiutuvien energialähteiden suurimmista haasteista on kuitenkin kodeissa energiantuotanto ruuhka-aikoina, kun tuulet ovat kuolleet tai auringonlaskun jälkeen, kun yhteisöt kääntyvät usein polttoaineen palamiseen.
"Varastointi on todellakin avain, jotta sähköverkkomme voi uusiutua", sanoo Hydrostor toimitusjohtaja Curtis VanWalleghem.
Hydrostor on yksi monista yrityksistä ja tutkimusryhmistä, jotka tutkivat vedenalaisen paineilman energian varastointia (UW-CAES), mikä voisi olla edullinen ja ympäristöystävällinen vastaus tähän ongelmaan.
Hydrostorin järjestelmässä aurinko- tai tuulen ylimääräinen energia lataa ilmakompressorin. Paineilma jäähdytetään ennen kuin se ampuu putken alas ja ulos massiivisiin ilmapallot. Aivan kuin ilmapallo räjäyttää maalla, ilma täyttää ilmapalloja valtameressä, mutta koska monien vesijalkojen työntyy alas, sisäinen ilma puristuu. Mitä syvempi ilmapallo, sitä enemmän ilmaa ne voivat pitää. Energian vapauttamiseksi operaattorit voivat avata maalla toimivan venttiilin ja päällä oleva vesi pakottaa ilman ulos, joka pyörittää turbiinia energian tuottamiseksi.
"Olemme viime kädessä erittäin viileä vedenalainen ilmaakku", Cameron Lewis, Hydrostorin perustaja ja presidentti, sanoo projektista julkaistussa videossa.
Maissa sijaitsevassa Hydrostor-tilossa on ilmakompressorien ja turbiinien järjestelmä energian muuntamiseksi paineilmaksi ja takaisin. (Hydrostor) CAES ei ole aivan uusi. Teknologia on ollut olemassa jo 1800-luvun lopulta lähtien, vaikka vasta 1970-luvun lopulla avattiin ensimmäinen energian varastointilaitos Bremenissä, Saksassa. Paineilma maanalainen, lukittu vanhoihin suolaluoliin. Siitä lähtien ympäri maailmaa on ollut useita CAES-projekteja, mutta ongelma laskee aina sinne, mihin annat ilman, VanWalleghem sanoo. Terässäiliöt ovat erittäin kalliita, ja nykyiset edulliset vaihtoehdot - maanalaiset luolit - eivät ole koskaan siellä, missä tarvitset niitä, hän sanoo. Hydrostorin vedenalaiset ilmapallot voisivat ainakin tehdä energian varastointimenetelmän mahdolliseksi valtameren tai syvien järvien lähellä sijaitsevissa yhteisöissä.
Istuen noin 180 jalan veden alla, Hydrostorin kuusi testipallosta ovat 29, 5 jalkaa korkeita ja 16, 4 jalkaa leveitä. Ne on valmistettu uretaanipäällysteisestä nylonista, joka on samaa materiaalia kuin laivan hylkyjen vetämiseen järvien ja merenpohjoista - kankaasta, joka kestää paljon voimaa ilman syvältä vedenalaiselta.
Hydrostor ei ole ainoa yritys, joka tutkii UW-CAES-tutkimuksia. Thin Red Line Aerospace kehitti itsenäisesti samanlaisen järjestelmän, ja vuosina 2011 ja 2012 he lähettivät useita "energiapusseja" Skotlannin Orkneysaarten rannikolta kolmen kuukauden ajan. Tämä ensimmäinen pilottikoe antoi rohkaisevia tuloksia, jotka he julkaisivat tutkimuksessa yhteistyössä Nottinghamin yliopiston ryhmän kanssa.
"Haaste on askel verkon mittakaavaan", sanoo Thin Red Line -yrityksen perustaja ja presidentti Max de Jong. Tai pikemminkin selvittää, kuinka varastoida tarpeeksi ilmaa tuottamaan huomattava määrä energiaa.
Hydrostorin ilmapalloissa on melko pieni määrä energiaa. Yhtiö ei paljasta järjestelmän kokonaiskapasiteettia, mutta generaattoreiden enimmäisraja on noin yksi megawatti. Vaikka Hydrostor suunnittelee järjestelmän mittakaavan muuttamista, he tarvitsevat melko paljon muita ilmapalloja, jotta yhteisö ladattaisiin toteutettavissa.
Pienen näkökulman tarjoamiseksi Lontoon ryhmä, offshore, 175 turbiinin tuulipuisto, tuottaa noin 4, 2 prosenttia Suur-Lontoon sähkövoimasta, de Jongin mukaan. Tarvitset noin 27 500 pienempää ilmapalloa, jota käytetään Thin Red Line Aerospace -järjestelmän alkuperäisiin järjestelmän testeihin, jotta kuluttaa tarpeeksi virtaa yhden päivän tulon heikkenemisen kompensoimiseksi, hän selittää. Tämä vastaa hieman yli 7700 Hydrostorin pussia.
”Voitteko kuvitella LVI-, putkisto- ja sitten ympäristövaikutukset?” De Jong ihmettelee. "Se on hulluutta."
VanWalleghemin mukaan Hydrostorin UW-CAES-osat ovat kaikki teollisuustoimittajien, mukaan lukien General Electric, kuljettamat vakiokappaleet. "Suurempien järjestelmien rakentamisen takana ei ole tekniikkaa tai tiedettä, " hän sanoo. "Kyse on vain siitä, että ostamme isomman moottorin tai kompressorin."
De Jong kuitenkin väittää, että suurempien vedenalaisten järjestelmien rakentaminen ei ole niin helppoa. ”Tiedämme, että kaasuturbiineja on saatavana. Tiedämme, että putkistot ovat käytettävissä ", hän sanoo." Tuntematon osa on meren alla sijaitseva suoja ja kuinka syvälle sinun on tyhjennettävä se saadaksesi merkityksellistä energian varastointia. "
Ohuen punaisen linjan ilmailualan pääinsinööri ja toimitusjohtaja Maxim de Jong tarkastaa UW-CAES: n ”energiapussin” testin alun täytön aikana (Keith Thomson / ohut punaisen linjan ilmailu) Maksimoidaksesi energian määrän, jonka vedenalainen järjestelmä voi varastoida ja pumpata verkkoon, insinöörien on näytettävä, kuinka suuria he voivat tehdä ilmapalloja ja vedenalaisia liitäntälaitteita, sekä kuinka syvällä he voivat asentaa ne.
"Ei ole mitään syytä, miksi sen ei pitäisi toimia, mutta on monia syitä, miksi se ei olisi taloudellinen", sanoo Yhdysvaltojen energiaministeriön energian varastointiohjelman johtaja Imre Gyuk. "Kysymys tehokkuudesta on aina olemassa."
Kun veden syvyys kasvaa, ilmapalloihin työntyy paljon enemmän vettä, mikä mahdollistaa sen, että ilma puristuu paljon enemmän.
"Tarvitset jotain erittäin vahvaa. On melkein käsittämätöntä, kuinka vahvan asian täytyy olla", sanoo de Jong. Avaruusympäristöissä käytetyn materiaalin perusteella Thin Red Line kehitti ja patentoi "skaalautuvan puhallettavan kangasarkkitehtuurin", joka pystyy helposti pitämään mahtavia 211 888 kuutiometriä paineilmaa vedenalaisena - melkein 60 kertaa enemmän kuin kunkin Hydrostorin noin 3 700 kuutiometriä. ilmapallot.
Toinen osa tätä tehokkuusratkaisua menee syvemmälle, de Jong selittää. Hänen yrityksensä on tutkinut ajatusta pariliitoksen UW-CAES ja kelluvien tuulimyllyjen muodostamisesta syvänmeressä. Tämä ratkaisu pitää sisällään yhden-kaksi iskua sekä massiivisesta varastointipotentiaalista suurista vesisyvyyksistä että tuuliturbiinien eduista, jotka ovat poissa monien merilintujen tieltä ja rannalla olevien ihmisten näkölinjalta. Syvä varastointi pitää myös ilmapalloja kaukana herkistä lähellä rantaa olevista ympäristöistä.
Suuren mittakaavan UW-CAES-laitteiden toteutumisesta on vielä paljon testausta. Yhdessä ympäristövaikutukset ovat edelleen suurelta osin tuntemattomia. "Melu voi olla valtava asia", sanoo Connecticutin yliopiston meribiologi Eric Schultz. "Kuvittele, että pakotat joukon kaasua sen läpi, jonka luulin olevan melko kapea putki." Putkien läpi virtaavien valtavien ilmamäärien viheltyt, etenkin korkeammat taajuudet, voisivat häiritä valtameren asukkaiden käyttäytymistä. Näiden ilmapallojen todellista vaikutusta kalakantoihin ei kuitenkaan ole vielä varmistettu.
VanWalleghem väittää, että vedenalainen ilmapallojärjestelmä voisi todella edistää merielämää, toimien ehkä kuin keinotekoinen riutta. Ilmapallojen ankkurit ovat osittain peitetty kivillä, jotka ovat kooltaan ja tyypiltään sellaisia, jotka voivat tukea paikallista kalojen kutua.
Kuten kaikki merialukset, utelias eläinlaji voi myös olla ongelma. "Siellä on aina kekseleikkurihai", Gyuk sanoo. Tämä kissan kokoinen hai kiinnittyy pintoihinsa leikkaamalla sileät soikeat reiät.
Kun uusi pilottiohjelma vaihtuu, Hydrostor odottaa innokkaasti tietoja, jotka auttavat heitä arvioimaan järjestelmää. Yhtiöllä on jo suunnitelmissa rakentaa isompi järjestelmä Arubaan. Toistaiseksi nämä pienet saariyhteisöt, joilla on suhteellisen alhaiset energiantarpeet ja syvät vedet lähellä rantaa, ovat todennäköisesti parhaat tavoitteet tekniikalle.
