美國桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)的工程師Georgianne Peek認為，透過將壓縮過的空氣存放在地下洞穴中，將可望協(xié)助減少一半的發(fā)電成本。在離峰時間內，若壓縮機對地洞施加每平方英吋1,200磅(相較于海平面15psi)的壓力，則壓縮過的空氣將可讓發(fā)電機在尖峰用電時間內更有效率。
Peek表示：“壓縮的空氣系統(tǒng)就如同一個超大型電池，然而，不同于電池透過電化學(electro-chemical)的處理程序儲存電能；我們利用壓縮的空氣來節(jié)省50%的電力。”
Peek是桑迪亞國家實驗室的項目經理，該實驗室位于愛荷華儲存能量園區(qū)(Iowa Stored Energy Park)，園區(qū)內包含超過100臺隸屬于愛荷華州、明尼蘇達(Minnesota)州和達柯達(Dakotas)州的公共設備。采用具有50小時儲存容量的壓縮空氣儲能裝置，這些公共設施的額定總耗電量為每小時268MW至13,400MW。
白天時，愛荷華的設備利用風力發(fā)電；晚上則利用地洞中的壓縮空氣來節(jié)省電力。而這種方式可讓各個參與的州政府每年節(jié)省500萬美元的電費。
桑迪亞國家實驗室的研究員目前正以愛荷華作為核心研究樣本，以確立地洞方案的可行性。此外，該實驗室的研究專家Steve Bauer利用地質力學(geomechanics)進行有關地質、水文以及巖石物理學的研究，設計出愛荷華地下空氣儲存洞穴，以此決定該施加多大的壓力以及了解在多大壓力下會導致空氣溢出。
Peek表示：“少量空氣確實會從儲存裝置中溢出，然而，這個四周由石頭做的容器滲透性極低，所以溢出的空氣體積是相當少的。”
Bauer的研究小組將從近期的核心樣本結果得知愛荷華基地是否適合架設空氣壓縮系統(tǒng)。若一切結果如同預期，愛荷華空氣壓縮設備將于2012年正式上線。
愛荷華以及美國其它州的設備于離峰使用時間儲存壓縮的空氣，接著利用一個能提升燃氣渦輪機燃料效能、由壓縮空氣驅動的換熱器(heat recuperator)，來回復白天所儲存的能量。
這些地洞必須是密閉的，也必須具有正確的大小尺寸來儲存足夠的壓縮空氣。“壓力取決于許多項目，包括地質結構的深度以及所需儲存的能量”，Peek稱。
接著換熱器對結合壓縮空氣與燃料的混合壓縮燃料進行加熱，透過一連串平行風口對該壓縮燃料加熱產生熱耗，預熱的氣體能更有效地達到燃點，因此更有效地節(jié)省燃氣渦輪機對燃料的消耗。
Peek表示：“利用電壓縮空氣并將之以能量的方式儲存，接著利用壓縮的空氣來運轉燃氣渦輪機以產生電力，并將電力運回電網。雖然所有天燃氣渦輪發(fā)動機都各自有其壓縮循環(huán)，但是，具有空氣壓縮系統(tǒng)的渦輪發(fā)動機較有效率，因為它們都使用預壓縮空氣。”
Peek希望最終能建構一個綠色空氣壓縮設備，包括一個完全利用壓縮空氣運轉的發(fā)電機。他表示，目前一個歐盟研究計劃正試圖儲存壓縮的熱能，并利用壓縮熱能以及壓縮空氣來運轉蒸氣發(fā)電機。該技術稱為‘預先隔熱’(advance adiabatics)，可以省去對石油的需求。
歐盟的計劃需要使用一個隔熱發(fā)電機，相對于換熱器，它可以將熱轉換為燃料；利用滑動壓力渦輪產生由壓縮引起的溫度變化，驅動一個蒸氣發(fā)電機。
編輯：ronvy
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