Principskitse for SustainX' løsning på det optimale vindmølle-lager: I venstre side bruges billig elektricitet om natten til at komprimere luft med den hydrauliske pumpe. Varmen opsuges og gemmes i en isoleret vandtank, som ikke ses på billedet. I højre side bruges den komprimerede luft om dagen til at drive en hydraulisk motor, som trækker en generator rundt. Her bruges den opmagasinerede varmeenergi til at varme luften, mens den taber trykket i den hydrauliske motor. (Grafik: SustainX)
Amerikanere vil gemme vindmølleenergi i tryklufttanke
Ny idé adskiller energien i komprimeret luft fra varmeenergien ved kompressionen. Det giver bedre effektivitet og et billigere lager.
Læs også
Læs mere om
Den bedste måde at gemme nattens vindmøllestrøm er med komprimeret luft i ganske almindeligt forekommende tryktanke over jorden. Det mener det nystartede amerikanske firma SustainX, som har demonstreret sit princip med en prototype. Firmaet har nu fået 100 millioner kroner i venturekapital til at bevise, at ideen holder.
Ideen om at gemme større mængder energi som komprimeret luft er ikke ny. Men som regel tænkes på komprimeret luft i forbindelse med underjordiske huler, hvor der er god plads, for eksempel i gamle, underjordiske gaslagre.
Men den version rummer nogle ulemper, fordi luften bliver varm, når den komprimeres, og varmen tabes til den omgivende jord i den underjordiske hule. Det går ud over systemets energieffektivitet, da den tabte varme skal tilføres, når energien skal bruges igen.
Problemet med varmetab har SustainX en løsning på. De køler den komprimerede luft ved at spraye vand i den, mens kompressionen op til 3.000 psi foregår. Og det opvarmede vand gemmes i en isoleret tank, indtil luften skal ud igen. Så bruges varmen fra vandet til at opvarme luften, dér hvor trykket falder.
Til gengæld holdes den komprimerede luft i uisolerede tanke i samme temperatur som omgivelserne. Det er en fidus, for så kan luften nemmere komprimeres, og som lagertanke kan anvendes almindelige tryktanke.
Opbevaringen af varmeenergi i et vandlager øger systemets energieffektivitet fra 54 til 95 procent, oplyser firmaets grundlægger, Ben Bolinger, til magasinet Technology Review.
Kompression med stempler
Et af SustainX' argumenter for ideen er, at vindmølleenergi er i overskud om natten, mens det store elforbrug typisk er om dagen. Og ved bruge vindmøllestrøm til at komprimere luft om natten, hvor luften er kølig, bliver der en mindre opvarmning af vandet i den isolerede tank, som dermed får mindre varmetab. Det vil give ekstra fem procent alene på grund af skiftet i døgntemperatur.
Teknikken hos SustainX er forskellig fra lignende anlæg andre steder i verden. Normalt bruges roterende kompressorer/turbiner, men SustainX bruger cylindre og stempler, skriver Technology Review. Og det er her i cylindrene, der sprayes koldt vand ind, når luften skal presses sammen.
Og modsat, når trykket skal anvendes, bruges stemplerne til at drive et svinghjul, og nu sprayes det opvarmede vand igen ind i cylindrene for at imødegå afkølingen fra luftudvidelsen.
I den kommende tid - måske fem år eller mere - skal det vise sig, om SustainX' ideer og beregninger holder til en gradvis opskalering. Foreløbig har selskabet demonstreret princippet i en 40 kW-udgave, og nu er en 1 MW-version under opførelse. Den skal testes i 2012.
En kritiker fra Electric Power Research Institute, Rober Schainker, mener, at energilagre i tryktanke over jorden aldrig kan blive større end nogle få timers energiforbrug, fordi deres etableringsomkostninger er for høje, cirka 250 dollars pr. kWh (cirka 1.300 kroner). Det skal sammenlignes med undergrunds-tryklagre, som kan bygges for to dollars pr. kWh (cirka 10,50 kroner), hvis der er en passende undergrund i nærheden.
Dansk energilager bliver også dyrt
Herhjemme er en helt anden idé ved at blive afprøvet: opbevaring af vindmølleenergi i nedgravede plastmembraner. Den teknologi giver ikke et tilsvarende varmetab under lagringen af energi, men etableringsomkostningerne bliver måske også her en hindring for energioplagring i stor skala.
Ifølge Asger Gramkow, der er den ene af de to idémænd bag det danske forsøg, er jordarbejdet den største omkostning. Alene i det kommende forsøg, som er ved at starte, skal der flyttes 12.000 ton jord hen på en membran på 50x50 meter. I den endelige udgave i kraftsværksskala skal membranen være 500x500 meter.
