211service.com
Flytande luft kan driva bilar och lagra energi från sol och vind
Vissa ingenjörer dammar av en gammal idé för att lagra energi – att använda elektricitet för att göra luft flytande genom att kyla ner den till nästan 200 °C under noll. När ström behövs får den flytande luften värmas upp och expandera för att driva en ångturbin och generator.
Kylförvaring: Tanken till höger håller luft kyld till extremt låga temperaturer, där det är en vätska snarare än en gas. När den får värmas upp expanderar den och kan driva en ångturbin i behållaren till vänster.
Konceptet utvärderas av en handfull företag som producerar flytande kväve som ett sätt att lagra energi från intermittenta förnybara energikällor. Flytande luft kan också användas för att driva kolvar i motorerna på fordon med låga utsläpp.
Ett företag, Highview Power Storage i London, har samlat in 18 miljoner dollar och byggt en pilotanläggning som kommer att använda flytande luft för att lagra kraft från nätet. Highview har slagit sig ihop med kniv , det stora industrigasföretaget, för att hjälpa till att utveckla tekniken. Om allt går bra kan den brittiska regeringen finansiera utvecklingen av en större anläggning som kan etablera dess kommersiella livskraft. Under tiden ingenjörskonsulten Richard utvecklar två typer av motorer som kan använda flytande kväve, baserat på teknologi från en Highview Power-spinoff kallad Dearman Engine.
Lagring till elnätet blir allt viktigare i takt med att användningen av förnybar energi ökar. På kort sikt kan naturgaskraftverk och snabbreagerande lagringstekniker som batterier hålla nätet stabilt (se Vindkraftverk, Batteri ingår, Kan hålla strömförsörjningen stabil). Men om förnybar energi ska nå en mycket stor skala, eller om vi vill minska användningen av reservkraftverk för fossila bränslen, kommer tekniker som kan lagra timmars eller dagars energi att behövas.
I detta arbete är kostnaden nyckeln. När vi tittar på energilagringsmekanismer letar vi efter något som är baserat på extremt lågkostnadsmaterial och mycket enkla processer som vi kan göra i bulk, säger Haresh Kamath , programledare för energilagring på Electric Power Research Institute . Och detta passar verkligen räkningen.
Idén går tillbaka till 1890-talet, då en uppfinnare vid namn Charles Tripler deklarerade att han hade utvecklat ett mycket billigt sätt att kyla ner luft tills det blev en vätska. Han visade också att den flytande luften kunde användas för att driva en ångmaskin. Tripler fick stor uppmärksamhet i pressen vid den tiden och kunde samla in en stor summa pengar för att få ut tekniken på marknaden. Det så småningom blev tydligt , dock särskilt efter investerare förlorat sina skjortor , att han hade överdrivit fördelarna med sitt tillvägagångssätt. Sedan dess har processen att göra flytande luft effektiviserats och behovet av nya energilagringsalternativ har tvingat till en andra titt.
Highview Powers process är 50 till 60 procent effektiv - den flytande luften kan ge drygt hälften så mycket el som det krävs för att göra den. Batterier, däremot, kan vara mer än 90 procent effektiva. Men den nya processen kan kompensera för sin ineffektivitet genom att använda spillvärme från andra processer (se Audi to Make Fuel Using Solar Power ). Highview har visat att lågtemperaturspillvärme från kraftverk eller till och med datacenter kan användas för att värma upp den flytande luften. Systemet kan också hålla i årtionden, medan batterier vanligtvis behöver bytas ut med några års mellanrum. Denna livslängd kan bidra till att minska de totala kostnaderna.
Flera företag utvecklar sätt att förbättra effektiviteten av att komprimera luft, vilket också kan göra vätskeprocessen mer effektiv (se LightSail Energy Snags $37M i finansiering och tryckluftssystem kan hjälpa vindkraft). Flytande luft är ungefär fyra gånger mer energität än tryckluft, och att lagra den i stor skala tar mindre plats.
Flytande luft kan också vara användbar i bilar och lastbilar. En uppfinnare som heter Peter Dearman har gjort ett kompakt system som, istället för att förlita sig på stora värmeväxlare, använder frostskyddsmedel som sprutas in i en motors förbränningskammare för att återvinna värme som annars skulle gå till spillo. Han byggde en fallfärdig prototyp och visade att den kunde driva en bil . Ricardo arbetar på en version som så småningom kan kommersialiseras.
Flytande luft lagrar energi med ungefär samma densitet som nickel-metallhydridbatterier och vissa litiumjonbatterier, den typ som används i hybrid- och elbilar nu. Men det har en viktig fördel - det kan hällas i en bränsletank mycket snabbare än ett batteri kan laddas, säger Andrew Atkins , en senior teknolog på Ricardo. Motorn skulle köras på flytande kväve - i princip flytande luft med syret borttaget - och skulle bara avge kväve. Koldioxidutsläppen förknippade med motorn skulle bero på den kraftkälla som används för att göra kvävet flytande. Ricardo utvecklar också en dieselmotor som är förstärkt med flytande kväve för att förbättra dess effektivitet med cirka 50 procent.