Flydende luft kunne drive biler og lagre energi fra sol og vind

Nogle ingeniører opstøver en gammel idé til at lagre energi – ved at bruge elektricitet til at gøre luft flydende ved at køle den ned til næsten 200 °C under nul. Når der er behov for strøm, får den flydende luft lov til at varme op og udvide sig til at drive en dampturbine og generator.

Kølig opbevaring: Tanken til højre holder luft afkølet til ekstremt lave temperaturer, hvor det er en væske snarere end en gas. Når den får lov til at varme op, udvider den sig og kan drive en dampturbine i beholderen til venstre.

Konceptet bliver evalueret af en håndfuld virksomheder, der producerer flydende nitrogen som en måde at lagre energi fra intermitterende vedvarende energikilder. Flydende luft kan også bruges til at drive stempler i motorerne på lavemissionskøretøjer.

Et firma, Highview Power Storage of London, har rejst 18 millioner dollars og bygget et pilotanlæg, der vil bruge flydende luft til at lagre strøm fra nettet. Highview er gået sammen med kniv , det store industrigasselskab, for at hjælpe med at udvikle teknologien. Hvis alt går vel, kan den britiske regering finansiere udviklingen af ​​et større anlæg, der kan etablere dets kommercielle levedygtighed. I mellemtiden ingeniørrådgivningen Richard udvikler to typer motorer, der kunne bruge flydende nitrogen, baseret på teknologi fra en Highview Power-spinoff kaldet Dearman Engine.

Lager til elnettet bliver vigtigere i takt med at brugen af ​​vedvarende energi stiger. På kort sigt kan naturgaskraftværker og hurtigt reagerende lagringsteknologier såsom batterier holde nettet stabilt (se Vindmøller, batteri inkluderet, Kan holde strømforsyninger stabile). Men hvis vedvarende energi skal nå en meget stor skala, eller hvis vi vil reducere brugen af ​​reservekraftværker med fossile brændstoffer, vil der være behov for teknologier, der kan lagre timers eller dages strøm.

I denne indsats er omkostninger nøglen. Når vi ser på energilagringsmekanismer, leder vi efter noget, der er baseret på ekstremt billige materialer og meget enkle processer, vi kan udføre i bulk, siger Haresh Kamath , programleder for energilagring ved Electric Power Research Institute . Og dette passer bestemt til regningen.

Ideen går tilbage til 1890'erne, hvor en opfinder ved navn Charles Tripler erklæret at han havde udviklet en meget billig måde at køle luften ned, indtil den blev en væske. Han viste også, at den flydende luft kunne bruges til at drive en dampmaskine. Tripler fik på det tidspunkt stor pressebevågenhed og var i stand til at rejse et stort beløb for at bringe teknologien på markedet. Det til sidst blev klart dog især efter investorer mistede deres skjorter , at han havde overdrevet fordelene ved sin tilgang. Siden da er processen med at gøre luften flydende blevet meget mere effektiv, og behovet for nye energilagringsmuligheder har tvunget til et nyt kig.

Highview Powers proces er 50 til 60 procent effektiv - den flydende luft kan give lidt over halvt så meget elektricitet, som det kræver at lave den. Batterier derimod kan være mere end 90 procent effektive. Men den nye proces kan kompensere for sin ineffektivitet ved at bruge spildvarme fra andre processer (se Audi to Make Fuel Using Solar Power). Highview har vist, at lavtemperatur spildvarme fra kraftværker eller endda datacentre kan bruges til at hjælpe med at varme den flydende luft op. Systemet kan også holde i årtier, mens batterier typisk skal udskiftes med få års mellemrum. Denne lang levetid kan hjælpe med at reducere de samlede omkostninger.

Adskillige virksomheder udvikler måder at forbedre effektiviteten af ​​at komprimere luft på, hvilket også kan gøre fortætningsprocessen mere effektiv (se LightSail Energy Snags $37M i Funding and Compressed-Air System Could Aid Wind Power). Flydende luft er omkring fire gange mere energitæt end trykluft, og at opbevare den i stor skala fylder mindre.

Flydende luft kan også vise sig nyttig i biler og lastbiler. En opfinder ved navn Peter Dearman har lavet et kompakt system, der i stedet for at være afhængig af store varmevekslere, bruger frostvæske indsprøjtet i en motors forbrændingskammer til at genbruge varme, som ellers ville gå til spilde. Han byggede en faldefærdig prototype og viste, at den kunne drive en bil . Ricardo arbejder på en version, der i sidste ende kunne kommercialiseres.

Flydende luft lagrer energi på omtrent samme tæthed som nikkel-metalhydrid-batterier og nogle lithium-ion-batterier, den slags, der bruges i hybrid- og elbiler nu. Men det har en vigtig fordel - det kan hældes i en brændstoftank langt hurtigere, end et batteri kan genoplades, siger Andrew Atkins , seniorteknolog hos Ricardo. Motoren ville køre på flydende nitrogen - grundlæggende flydende luft med ilten fjernet - og ville kun udsende nitrogen. Kulstofemissionerne forbundet med motoren vil afhænge af den strømkilde, der bruges til at gøre nitrogenet flydende. Ricardo er også ved at udvikle en dieselmotor, der er forstærket med flydende nitrogen for at forbedre dens effektivitet med omkring 50 procent.

skjule