海洋底部的储能—新型抽水蓄能电站设计

在海底储存电能？最初，这个想法听起来可能很奇怪，但是德国工程师Rainer Schramm提出的新概念可能非常有效-效率大约为80％，与传统的能量存储系统相当。能量存储系统利用了海底和海洋表面之间的压力差。

这也不是什么新主意，洛克希德·马丁公司利用海平面之间的温差来产生能量。

图片来源：KnutGangåssæter/ Doghouse的插图

想象一下在水下潜水艇中打开一个舱口。水将以巨大的力量流入潜艇。Subhydro AS公司的发明家和创始人Rai​​ner Schramm说道。“许多人提出了利用海床压力来存储能量的想法，但是我们是世界上第一个使用正在申请专利的特定技术来实现这一目标的人。”

为此，Schramm与SINTEF联手开发了这一概念。“ SINTEF在能源发电，材料技术，尤其是近海和深水技术领域拥有专家，这意味着我们在一个地方就拥有了所需的全部专业知识。”“抽水蓄能电站是一种水力发电厂，一旦水通过涡轮机，就可以将水抽回上层水库，从而再次对其进行'充电'。当连接到电网时，这种类型的发电厂将用作“电池”。

在新设计中，抽水蓄能电站涡轮机将与位于海床深约400-800米的蓄水箱集成在一起。它的工作方式是：涡轮机装有阀门，只要打开阀门，水就会流入并转动涡轮机。然后，该涡轮机为发电的发电机提供动力。这些水箱的数量完全灵活，您可以选择任意数量的水箱。换句话说，决定系统可发电时间的是坦克的数量。

Schramm解释说：“当水箱装满时，必须将水从水箱中排出。”这是通过反转涡轮机，从本质上将其变成一台泵，然后使其用作电池来完成的。如果您想给“电池”充电，只需将水抽干即可。

Schramm说，虽然将水箱中的水抽空需要更多的能量，但效率却与传统的陆上系统相当-往返行程约为80％。

该系统的主要优点之一是它的规模灵活性，可以轻松地根据用户要求进行定制。一个典型大小的系统将能够在大约7到8个小时的时间内产生大约300兆瓦的功率，足以为大约20万英国家庭供电。

“我们设想，这种类型的存储设备将与风电场一起很好地运行。在强风条件下，多余的电力被输送到海底，以将水从储水罐中抽出。在风少的时期，可以从该水下植物获得能量。太阳能发电也是如此：抽水蓄能电站可以在夜间没有阳光照料的情况下促进恒定的电力生产。” Schramm说。

灵活性不仅扩展到涡轮机和水箱的尺寸，而且扩展到系统安装的深度-在更大的深度处，海面和海底之间的压力差就更高，这意味着在单个水箱中存储了更多的能量。

“这就是我们想要在挪威尝试该技术的原因的一部分，” Rainer Schramm说。在Schramm所在的德国，大海很浅，太深了以至于无法实现系统的盈利。其他地区则更为有利，因为靠近海岸的海深更大，例如：西欧的沿海地区（意大利，葡萄牙和西班牙），当然还有北美和南美的大部分地区。

SINTEF尚需解决一些设计挑战。其主要目的是开发“一种可用于浇铸放置在海床上的水箱的混凝土”。

“挑战在于在强度和成本之间找到最佳平衡。如果我们实现了创建至少能承受普通混凝土5倍高载荷的混凝土的目标，那么我们可以将壁厚减少75％。这是一个关键因素。我们需要达到生产和安装成本，从而使能源的存储相对于电能的价格而言更为经济。” SINTEF建筑与基础设施领域的一位专家，混凝土专家说：

一种可能的解决方案是使用用细钢纤维增强的混凝土，而不是通常使用的钢筋。“这将大大简化生产过程。目前存在可以使用的混凝土，但我们的工作是开发一种更便宜的替代品。” Martius-Hammer说。