Tidak sampai dua mil dari pantai Toronto, serangkaian enam balon silindris yang besar muncul dari dasar danau, berdiri hampir setinggi rumah dua lantai. Dindingnya mengandung udara bertekanan yang berpotensi menjadi listrik.
Balon ini adalah bagian dari skema inovatif, bebas emisi untuk menyimpan energi terbarukan dari perusahaan Hydrostor.
Soalnya, energi angin luar biasa dan panel surya luar biasa, dan teknologi ini menjadi lebih efisien setiap tahun. Namun, salah satu tantangan terbesar untuk energi terbarukan adalah memberi energi ke rumah-rumah pada saat-saat tidak sibuk, begitu angin mati atau setelah matahari terbenam, ketika masyarakat sering beralih ke pembakaran diesel.
"Penyimpanan benar-benar adalah bagian penting untuk memungkinkan jaringan listrik kami dapat diperbarui, " kata CEO Hydrostor Curtis VanWalleghem.
Hydrostor adalah salah satu dari beberapa perusahaan dan kelompok penelitian yang menyelidiki Penyimpanan Energi Udara Terkompresi Bawah Air (UW-CAES), yang bisa menjadi jawaban yang murah dan ramah lingkungan untuk masalah ini.
Dalam sistem Hydrostor, kelebihan energi dari matahari atau angin mengisi kompresor udara. Udara terkompresi didinginkan sebelum menembak tabung dan keluar ke balon besar. Sama seperti meledakkan balon di darat, udara mengisi balon di laut, tetapi karena banyaknya kaki air yang menekan, udara di dalam kompres. Semakin dalam balon, semakin banyak udara yang bisa mereka pegang. Untuk melepaskan energi, operator dapat membuka katup darat dan air di atasnya memaksa udara keluar, yang memutar turbin untuk menghasilkan daya.
"Pada akhirnya kami adalah baterai udara bawah air yang sangat keren, " kata Cameron Lewis, pendiri dan presiden Hydrostor, dalam sebuah video yang dirilis tentang proyek tersebut.
Fasilitas Hydrostor di darat memiliki sistem kompresor udara dan turbin untuk mengubah energi menjadi udara terkompresi dan kembali. (Hidrostor) CAES tidak sepenuhnya baru. Teknologi ini telah ada sejak akhir abad ke-19, meskipun baru pada akhir 1970-an pabrik penyimpanan energi pertama dibuka di Bremen, Jerman, dengan udara tekan di bawah tanah terkunci di gua-gua garam tua. Sejak itu, ada beberapa proyek CAES di seluruh dunia, tetapi masalahnya selalu sampai ke tempat Anda mengudara, kata VanWalleghem. Tank baja sangat mahal dan alternatif berbiaya rendah saat ini — gua-gua bawah tanah — tidak pernah ada di tempat Anda membutuhkannya, katanya. Balon bawah air Hydrostor setidaknya dapat membuat metode penyimpanan energi mungkin dilakukan di komunitas dekat laut atau danau yang dalam.
Duduk di bawah sekitar 180 kaki air, enam balon uji Hydrostor memiliki tinggi 29, 5 kaki dan lebar 16, 4 kaki. Mereka terbuat dari nilon berlapis uretan, yang merupakan bahan yang sama yang digunakan untuk mengangkut bangkai kapal dari dasar danau dan laut — kain yang dapat menahan kekuatan yang besar dari udara di bawah air.
Hydrostor bukan satu-satunya perusahaan yang menyelidiki UW-CAES. Thin Red Line Aerospace secara independen mengembangkan sistem serupa, dan pada 2011 dan 2012, mereka mengerahkan beberapa "Tas Energi" di lepas pantai pulau Orkney di Skotlandia selama tiga bulan. Uji coba awal ini memberikan hasil yang menggembirakan, yang mereka terbitkan dalam sebuah studi bekerja sama dengan tim dari University of Nottingham.
"Tantangannya adalah langkah menuju skala grid, " kata pendiri dan presiden Thin Red Line Max de Jong. Atau lebih tepatnya, mencari tahu bagaimana cara menyimpan udara yang cukup untuk menghasilkan sejumlah besar energi.
Balon Hydrostor memiliki jumlah energi yang cukup kecil. Perusahaan tidak akan mengungkapkan kapasitas total sistem, tetapi generator dibatasi sekitar satu megawatt. Meskipun Hydrostor berencana untuk meningkatkan sistem, mereka membutuhkan beberapa balon lagi untuk mengisi daya sebuah komunitas.
Untuk memberikan sedikit perspektif, London Array, sebuah ladang angin turbin 175-lepas pantai, menghasilkan sekitar 4, 2 persen daya listrik London Raya, menurut de Jong. Untuk menghasilkan daya yang cukup untuk mengkompensasi satu hari lull dalam output, Anda akan membutuhkan sekitar 27.500 balon yang lebih kecil yang digunakan untuk tes awal sistem Aerospace Thin Red Line, ia menjelaskan. Ini sama dengan lebih dari 7.700 kantong Hydrostor.
"Bisakah Anda bayangkan pipa ledeng, pipa ... dan kemudian dampak lingkungan?" De Jong kagum. "Itu gila."
Menurut VanWalleghem, suku cadang untuk UW-CAES Hydrostor adalah semua bagian standar yang dibawa oleh pemasok industri, termasuk General Electric. "Tidak ada teknologi atau sains di belakang kita membangun sistem yang lebih besar, " katanya. "Hanya kita membeli motor atau kompresor yang lebih besar."
De Jong, bagaimanapun, berpendapat bahwa membangun sistem bawah laut yang lebih besar tidak sesederhana itu. “Kami tahu bahwa turbin gas tersedia. Kita tahu bahwa perpipaan tersedia, "katanya." Bagian yang tidak diketahui adalah penahanan bawah laut dan seberapa dalam Anda [harus] membuangnya untuk mendapatkan penyimpanan energi yang berarti. "
Chief Engineer dan CEO Thin Red Line Aerospace Maxim de Jong memeriksa "Tas Energi" UW-CAES selama inflasi uji awal (Keith Thomson / Aerospace Thin Red Line) Untuk memaksimalkan jumlah energi yang dapat disimpan dan dipompa oleh sistem bawah air ke dalam grid, para insinyur harus melihat seberapa besar mereka dapat membuat balon dan ballast bawah laut, serta seberapa dalam mereka dapat menginstalnya.
"Tidak ada alasan mengapa itu tidak bekerja, tetapi ada banyak alasan mengapa itu tidak ekonomis, " kata Imre Gyuk, manajer program penyimpanan energi di Departemen Energi AS. "Pertanyaan efisiensi selalu ada."
Ketika kedalaman air meningkat, ada lebih banyak air yang menekan balon, memungkinkan lebih banyak kompresi udara.
"Anda membutuhkan sesuatu yang sangat kuat. Hampir tak terduga seberapa kuat hal itu, " kata de Jong. Berdasarkan bahan yang digunakan untuk habitat luar angkasa, Thin Red Line mengembangkan dan mematenkan "arsitektur kain tiup yang dapat diskalakan" yang layak dapat menampung 211.888 kaki kubik udara terkompresi di bawah air — hampir 60 kali lebih banyak daripada sekitar 3.700 kaki kubik di setiap Hydrostor's. balon.
Bagian lain dari solusi efisiensi ini semakin dalam, jelas de Jong. Perusahaannya sedang menyelidiki gagasan memasangkan UW-CAES dengan kincir angin apung di laut dalam. Solusi ini memegang satu-dua pukulan dari kedua potensi penyimpanan besar-besaran dari kedalaman air yang besar dan manfaat turbin angin yang keluar dari jalur banyak burung laut dan garis pandang orang-orang di darat. Penyimpanan yang dalam juga membuat balon jauh dari lingkungan pantai yang sensitif.
Masih banyak pengujian yang harus dilakukan agar UW-CAES skala besar menjadi kenyataan. Untuk satu, dampak lingkungan masih belum diketahui. "Kebisingan bisa menjadi hal yang sangat besar, " kata Eric Schultz, ahli biologi kelautan di University of Connecticut. "Bayangkan kamu memaksakan banyak gas melalui apa yang aku bayangkan adalah pipa yang cukup sempit." Desis volume udara yang besar mengalir melalui pipa-pipa, khususnya frekuensi yang lebih tinggi, dapat mengganggu perilaku penghuni laut. Namun dampak sebenarnya dari balon-balon ini pada populasi ikan belum diverifikasi.
VanWalleghem berpendapat bahwa sistem balon bawah air sebenarnya dapat menumbuhkan biota laut, mungkin bertindak seperti karang buatan. Jangkar balon sebagian ditutupi oleh batu yang ukuran dan jenisnya dapat mendukung pemijahan ikan lokal.
Yang mengatakan, seperti semua kapal laut, biota penasaran juga bisa menjadi masalah. "Selalu ada hiu pemotong kue, " kata Gyuk. Hiu seukuran kucing ini menempel pada permukaan, memotong lubang oval yang halus.
Dengan program percontohan baru yang berputar, Hydrostor dengan penuh semangat menunggu data untuk membantu mereka menilai sistem. Perusahaan sudah memiliki rencana dalam pekerjaan untuk membangun sistem yang lebih besar di Aruba. Untuk saat ini, komunitas pulau kecil ini, dengan kebutuhan energi yang relatif rendah dan perairan dalam dekat pantai, kemungkinan merupakan target terbaik untuk teknologi ini.
