Noen gang lurt på hvorfor det er så få blackouter i USA? Det koker effektivt ned til dette: kraftverk lager alltid mer krefter enn folk ber om.
Relatert innhold
- Lading foran: Batteriets fremtid
- Fem spørsmål du bør ha om Californias nye Tesla-drevne batteribank
Så snart strømmen er produsert, strømmer elektronene gjennom kraftledninger til hjem, bedrifter, skoler og sykehus - hvor enn det etterspørres. Det lages mer strøm enn nettoperatørene forventer at du bruker, slik at når du vender på en bryter, lyser et lys.
Uansett om du faktisk slår på lysene, holder kraftverk turbinene sine til å snurre, klare til å sende strøm til nettet med et øyeblikk.
Dette problemet med overflødig kraftproduksjonskapasitet er verre om natten når etterspørselen er veldig lav, og forskjellen mellom mengden strøm som er nødvendig og tilgjengelig er enda større. Dette fraråder bruk av noen fornybare energier, spesielt vindkraft, som går mest om natten når vindene er sterkest (og når folk bruker mindre strøm). Kort sagt produseres mye strøm, og viktigst av ren strøm, til feil tid.
Det er der energilagring kommer inn. Å lagre energi når den er laget og slippe den når det trengs, hjelper med å holde nettet pålitelig og baner vei for å introdusere periodiske fornybare energier som vind og sol til blandingen.
Energi- og teknologiselskaper har jobbet for å takle misforhold mellom tilbud og etterspørsel i årevis, og batterier har oppstått som den største utfordrer for å lagre strøm. Tesla Inc. investerte for eksempel over 600 millioner dollar i Gigafactory i Nevada for å lage massemengder litiumionbatterier.
Men ett Alabama-kraftselskap har funnet et annet sted å plassere store mengder overskuddsenergi - i saltkavaler. En halv kilometer under jorden, en salt hul som kan passe til Frihetsgudinnen, inneholder Power South Energy Cooperative's mest nyttige ressurs: luft.
I 25 år har kooperativet mestret kunsten og vitenskapen om å komprimere luft, lagre den i en saltkule under jorden og bruke den til å produsere strøm. McIntosh kraftverk i McIntosh, Alabama, er det eneste anlegget i CAES-området (Compress Air Energy Storage) i USA, og et av bare en håndfull i verden.
Om natten, mens du sover og hvitevarene dine, bruker anlegget overflødig strøm fra nettet for å komprimere luft og pumpe det under jorden i en lufttett salthule.
"Salt er en vakker lagringsmekanisme, " sier McIntosh-anleggssjef Lee Davis.
Dette er fordi hulene gir store, ugjennomtrengelige områder. Trykkluften forblir komprimert, og oksygenet i luften reagerer ikke med saltet.
Der blir luften lagret ved trykk mellom 650 og 1058 PSI, omtrent en tidel av trykket til en høytrykksoljebrønn.
Når folk etterspør energi på dagtid, frigjøres luften til en naturgassenhet på stedet, hvor den varmes opp med naturgass, forbrenner og produserer en enda varmere gasstrøm som snur en turbin og produserer strøm.
Fra oven ser McIntosh-anlegget ut som et standard naturgass kraftverk, men direkte en halv kilometer under overflaten ligger en unik energilagringsmekanisme. (Courtesy Power South Energy Cooperative) Trykkluft er en sentral ingrediens i å produsere elektrisitet ved alle gassanlegg; det er den kritiske komponenten som får gassen til å forbrenne og produserer gasstrømmen som snurrer turbinen. På typiske naturgassanlegg er det å lage komprimert luft den mest energikrevende delen av å drive anlegget - mer enn halvparten av energien som genereres av turbinen blir ganske enkelt ført tilbake til systemet for å komprimere luften.
Men McIntosh CAES-anlegget er i stand til å komprimere luften uavhengig av kraftproduksjonsprosessen, når det er mest økonomisk å gjøre det, fordi det har et sted å lagre den - saltgruven. Anlegget har nok lagret luft til å hjelpe en 110 megawatt turbin med å generere strøm i 26 timer, og gir strøm til 110.000 hjem.
Ved å komprimere luften om natten når elektrisitet er billig og rikelig, i stedet for å bruke turbinens effekt for kompresjon, bruker anlegget mindre naturgass for å lage den samme mengden strøm. Det gjør det også mulig å bruke rene strømkilder for komprimering.
Selv om McIntosh-anlegget foreløpig ikke fungerer direkte i takt med noen fornybare anlegg, kan det absolutt være det, og det er nøkkeltanken. Strømmen som brukes til å komprimere luften kan produseres av vindturbiner, som planlagt for The Bethel Energy Center i West Texas. Apex CAES LLC har samlet inn 100 millioner dollar for senteret, som, hvis det ble utviklet, ville være et salt CAES-anlegg kombinert med vind. Senteret planlegger å bruke elektrisitet som produseres av nærliggende vindturbiner om natten for å komprimere luft, og mate luften inn i en gassturbin om dagen.
Tatt i betraktning som naturgassanlegg øker over hele landet, gir lagring av trykkluftenergi en måte å integrere fornybar energi og til slutt forbrenne mindre gass.
Trykkluft er imidlertid ikke et universalmiddel. Mens naturgassanlegg er relativt billige å bygge og drive, betyr den lave prisen på naturgass også at det er mindre incentiv til å utforske alternativer til anleggene, eller installere alternativer som sparer gass.
Med den deprimerte kostnaden for naturgass og risikoen forbundet med å distribuere en relativt ny teknologi, som har få prosjekter til navnet, er det vanskelig å få tallene til å blusse ut for CAES. Bethel Energy Center-prosjektet har vært under utvikling siden 2011, og har ennå ikke skaffet de ekstra 400 millioner dollar i kapitalen som trengs.
"Noe nytt og annerledes er ikke lett å komme av bakken, " sier Apex CAES COO, Stephen Naeve.
Andre testprosjekter har mislyktes på grunn av de høye kostnadene for utvikling - alt fra kostnadene for å avhende saltlake som ble opprettet under gruveprosessen til risikoen for å utforske steder som kan vise seg å være geologisk uegnet. Når det gjelder lagringskonkurransen, er batterier på mange måter mer fleksible fordi de kan plasseres nærmere der etterspørselen etter strøm er, selv om batteriene ifølge Apex er (i det minste foreløpig) betydelig dyrere i det lange løp.
Men Power South Energy Cooperative vil fortsatt like å snakke salt med noen andre CAES-allierte. Faktisk har McIntosh-anlegget trukket besøkende fra California, Utah, New York og Idaho.
Hvis salt er en måte å effektivisere gassanlegg på og bruke fornybar energi, så pass saltet.
Redaktørens merknad: En tidligere versjon av denne artikkelen feilaktig oppga at mer kraft blir sendt til nettet enn det som kreves, og det er her den er bortkastet. Faktisk blir overflødig energi bortkastet før den sendes til nettet gjennom en rekke prosesser. Smithsonian.com beklager feilen.
