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瑟斯汀X公司(SustainX)是一家新创公司,在新罕布什尔州(New Hampshire)西黎巴嫩(West Lebanon),已经获得2000万元美元的风险资金,用于大规模测试它的压缩空气储能(compressed-air energy storage)技术。
这项技术可以更广泛地使用压缩空气存储,这反过来又使可再生能源更具吸引力,因为它可以使风能夜间发电,存储到白天,因为白天需求更大。如果成功,这项技术可以减少需要建立的天然气发电厂,同时供应高峰电力需求。
存储需求正在增加,因为政府颁令,要求使用更多的可再生能源。瑟斯汀X公司已经展示了40千瓦的样机,现在正在完成一台1兆瓦的系统,预定明年与电力公司爱衣斯公司(AES)部署。
在传统的压缩空气存储中,要用电力压缩空气,储存在地下溶洞或含水层(aquifers)。空气随后再释放,驱动涡轮发电机,在需要的时候发电。这种存储成本大约是电池存储成本的十分之一,但用得不多,在很大程度上,这是因为它需要一个场所,要有地下储藏空间。 瑟斯汀X公司的系统解决了这一问题,因为它可以有效地利用地面储罐,而不是洞穴。
在地面容器中储存压缩空气,对于传统上基于涡轮机的系统而言是不实用的,这是因为容器的大尺寸和高成本。瑟斯汀X公司的技术降低了容器费用和其他资本费用。“我们做地上压缩空气储能,具有低于地下的价格,”联合创始人和副总裁达克斯•凯普谢尔(Dax Kepshire)说。
这家公司降低了成本,他们使用活塞而不是涡轮机进行发电。燃气涡轮机发电只能采用小范围的气压。活塞可以工作在更大的范围,并且由于空气可以压缩得更多,这种系统就可以储存更多的能量。更重要的是,活塞运行良好,尽管容器内压力下降过低,难以驱动涡轮机。
公司也在提高系统的效率,增加可发电量。在传统的系统中,压缩空气产生的热量会散发到大气中。要发电,冷的压缩空气必须加热,为了使它膨胀,就需要燃料。
瑟斯汀X公司的技术大大降低了这种热损失。压缩空气是使用电力驱动气缸内的活塞。为了释放能量,膨胀的空气反向驱动活塞,这就驱动了发电机。细水喷雾(fine water spray)在气缸内吸收的热量,产生于压缩过程。热水被储存,并回喷进入气缸,在膨胀中,这种系统就不需要额外的燃料来加热空气。喷水增加了能源效率,在这一过程中,从54%增加到95%,公司联合创始人拜恩•布林格(Ben Bollinger)说。
凯普谢尔表示,这一系统可以提供电力,成本少于天然气电厂,可用于需求高峰供电。
瑟斯汀X公司是致力于等温压缩空气存储(isothermal compressed-air storage)技术的少数公司之一。这一领域的另一家大公司是马萨诸塞州(Massachusetts)牛顿(Newton)的通用压缩公司(General Compression),最近它筹集到5000万美元,所用的系统使用风力涡轮机驱动空气压缩机和膨胀装置。全世界只有两台运行的空气压缩能量储存装置,一台在阿拉巴马州(Alabama),一台在德国,共440兆瓦。有两个工程正在建设中,都在美国,一个是300兆瓦的设施,在加利福尼亚州(California)克恩县(Kern county),一个是145兆瓦的设施,在纽约沃特金斯峡谷(Watkins Glen)。
等温压缩空气储存的能源效率有可能超过传统系统,全面的演示会证明,马克•约翰逊(Mark Johnson)说,他是美国能源部(Department of Energy)的高级研究计划局(Advanced Research Projects Agency)能源项目主任。可能需要五年或更长的时间,这些系统才能被证明更经济,而且找到广泛的用途,他说。
罗伯特•斯切克(Robert Schainker)是加利福尼亚帕洛•阿尔托(Palo Alto)电力科学研究院(Electric Power Research Institute)的资深技术主管,他说,地上存储局限于不到四小时的存储,对于更大量的存储,经济上更看好地下溶洞。增加1千瓦时的存储,采用洞穴,可能成本是2美元,他说,相比之下,250美元可以增加1千瓦时的容器储存。
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