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废油田变身「超级电池」?看这家美国公司的能源新技术

美国一家叫 Quidnet Energy 的能源创业公司,根据抽水储能的原理,另辟蹊径,充分利用遍布美国的废弃石油井、天然气井和地热井,将其变身为抽水储能电站。

废油田变身「超级电池」?看这家美国公司的能源新技术

说起日常储能的时候,我们马上会想起充电宝,我们将电量通过充电宝存储起来,以供手机、平板电脑等数码产品不时之需;往大处讲,谈及家庭储能时,我们则会联想到特斯拉的储能电池产品 Powerwall,6.4 kWh 的储电容量,足够一户家庭中重度使用一天;我们更进一步,往更大范围来看,当整个电网系统需要储能时,现有技术主要依靠抽水储能系统,抽水时消耗电能,放水时产生电能。

总有一些人能引领创新。美国一家叫 Quidnet Energy 的能源创业公司,根据抽水储能的原理,另辟蹊径,充分利用遍布美国的废弃石油井、天然气井和地热井,将其变身为抽水储能电站。该公司现已得到资本市场两次投资,估值超过百万美元。

什么是抽水储能(pumped hydro)?

抽水储能这个话题在国内外都已不算新鲜,如果将时光追溯到 1882 年,瑞士就已建成世界上第一座抽水储能电站,只是因为受限于时代,当时的储电容量和工程规模,在今天看来都不值得一提,然而该电站的诞生,在抽水储能电站发展史上,无疑有着里程碑的意义。

废油田变身「超级电池」?看这家美国公司的能源新技术

抽水储能的原理并不难,我们可以简单将其理解为一个用水做的充电宝。众所周知,电能是随发随用的,要么消耗掉,要么通过储能方式存储起来,特别是太阳能、风能等可再生能源的发电,在稳定性上并不可靠。当电网发电量很大,而人们的用电需求很小时,多余的电量该怎么办呢?抽水储能派上了用场。它依靠电网产生的多余电量,带动水泵,将水从低处抽往高处的水库;而在电网供电不足,而人们的用电需求很大时,抽水储能电站则将水放出来,带动水轮机发电。

目前,抽水储能电站的综合效率在 70%-85% 之间。这有点类似充电宝的实际转换率,比如市面上热卖的小米充电宝,实际放电容量为标示容量的 70%,这意味着标配 10400 毫安的充电宝,实际放出的电量能有 7000 毫安就不错了。

Quidnet Energy 公司的奇特之处

一般而言,抽水储能的方式都是将位于低处的水抽往高处的水库,发电时再将水放出来。以目前国内最大的抽水储能电站为例,该电站位于广东广州从化区吕田镇的山区地带,总装机容量达到 2.4GW。作为大亚湾核电站的储能设施,该电站上水库和下水库,都属于流溪河水系,通过抽水、放水的方式,为核电站电网系统提供调峰、填谷的作用,确保电网供电的稳定性。

QuidnetEnergy 公司并没有走寻常路。这家成立于 2013 年,一直致力于为发电厂、电力公司等提供储能解决方案的公司,并不依靠上游水库进行储水,而是通过将高压水储存在地下井,以实现储电目的。目前,该公司试点的项目,都建立在废弃的石油井、天然气井和地热井。

第四能源记者来到 QuidnetEnergy 公司位于德克萨斯一块废弃的油气田,见到 CEO Aaron Mandell 和他的团队正在操作水泵等设备,他们看上去像是在抽取石油,然而并不是,他们正将高压水灌入到油气田的缝隙里。

Mandell 告诉笔者,「这些油气田里的缝隙曾经是石油和天然气的所在地。当这种加压过的水被释放出来的时候,它能像泉水一样流动,从而带动地面的水轮发电机进行发电。我们让这些废弃的油田重新焕发生机。」

试点项目计划

去年,Quidnet 在德州的伊拉斯郡实施了一个试点项目,向公众展示了这种抽水储能技术。该项目通过一个深 2800 英尺(约 930 米)废弃的天然气井,蓄水 5 万加仑(约 20 万升)。工作人员经过实测发现,将水灌入地下井 12 小时后,这项技术能持续发电 6 个小时。

接着,Quidnet 更进一步,开启了一个规模更大的试点项目。这次,他们选择了内华达州北部一个古老的地热井。这个井直径为 14 英寸(约 36 厘米),比一般的石油井、天然气井要更大一些,这样能确保注入更大体量的水,从而提升抽水发电效率。

待所有试点项目顺利开展之后,Quidnet 将在储能需求强烈的地区,真正开始修建发电水井。每个项目的水井数目将达到 20 个;每个水井将深达 1000-5000 英尺,且能存储 35MWh(35000 度)的电量。与此同时,他们将开发相关的配套软件,以对系统进行自动化操作,从而实现远程运营。

来自资本市场的青睐

Quidnet 最近刚拿到了新一轮的风险投资,目前该公司市值已超过 100 万美元。此前,它们就已从清洁能源投资集团获得了 50 万美元的种子基金。该公司其他投资者还包括 Will and Jada Smith 基金、索兰森影响基金(Sorenson Impact Foundation)等。

投资者看好 Quidnet 的业务,认为其正处于一个快速增长的新兴市场,而储能市场的快速发展,得益于美国太阳能、风能等可再生能源的迅猛发展。据知名媒体 GTM 报道,2015 年,美国市场安装了 221MW 储能项目,而这一数据,在 2014 年仅有 65MW。与此同时,GTM 预测,到 2019 年,储能项目的年安装量将超过 1GW。这对投资者而言,无疑是重大利好消息。

清洁能源投资集团联合创始人及常务董事 Daniel Goldman 认为,Quidnet 是锂离子电池储能系统的有力竞争者,因为 Quidnet 多年来一直在储能项目上耕耘,其储能方案比锂离子电池储能方案更便宜、更可靠。Quidnet 的目标是将成本控制在 50 美元/千瓦,这个价格包含了修建水井、水轮发电机以及规划和安全许可的费用,但不包含探测地下水库的打井费用。这样的成本价格,使得 Quidnet 在储能市场上极具竞争力。

Daniel 向第四能源记者透露,「我们一直在观察 Quidnet 公司,它向我们展示了一项卓越的能力:以优秀的储能系统,增强了电网的稳定性和可靠性,让太阳能、风能等可再生能源渗透并不断扩大其在能源市场上的份额。」

还需解决的问题

Quidnet 公司的技术构想如此与众不同,然而它还需解决一个核心的技术难题。「理论上,这种方法是可行的,」斯坦福大学城市环境工程系的教授 Mark Jacobson 对第四能源记者表示,「只要地下蓄水库没有泄露,并且流经水轮机的水流可控,水流速度足够快,那么这项技术就没有任何问题。」

所以,Quidnet 公司目前最大的难题在于挑选完好的地下蓄水库,以防止水泄露。Mandell 对此表示乐观,因为 Quidnet 所采用的地下井,都是已废弃的不再使用的石油井、天然气井以及地热井,相关的公司在开采之初,都已做过必要的探测,Quidnet 只需参考前人的经验即可。在目前试点的项目中,水的流失率远比预期的要低,每周只流失了 1%,而不是先前预想的每天流失 1%。并且,符合 Quidnet 技术标准的废弃地下井,在美国有成千上万个,这成为Quidnet技术得以推广的一个极为重要的条件。

所以,在解决了成本、技术的难题后,Mandell 对未来充满信心,「我们的目标是让以太阳能、风能为代表的可再生能源,逐渐扩大它们在能源市场上的份额;它们在未来能源中所占的比重,将比今天要大得多。」

本文作者张龙华,文章首发第四能源(微信号:FourthEnergy)

图片来自网络。

内容由 TECH2IPO创见 提供授权发布,未经许可谢绝转载。



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