麻省理工学院的创新浮动风能存储技术

在介绍了一种创新的浮动风能储能技术之后，我们回顾了一段时间，以下是麻省理工学院自身发布的有关该技术的详细信息和新闻。

戴维·钱德勒（David L.Chandler）

海上风能可以提供充足的电力-但与太阳能一样，这种电力供应可能是断断续续的，而且是不可预测的。但是，麻省理工学院研究人员提出的一种新方法可以缓解该问题，允许将浮动风电场产生的电力存储起来，然后在需要时按需使用。

这个概念的关键是在风力涡轮机下方的海底放置巨大的混凝土球体。这些重达数千吨的结构既可以用作锚固浮式涡轮机的锚，又可以作为存储其产生的能量的手段。

每当风力涡轮机产生比所需功率更多的功率时，该功率将被驱动以驱动连接到水下结构的泵，从直径为30米的空心球体中泵入海水。（作为比较，水箱的直径大约是MIT大圆顶的直径，或者是美国国会大厦顶的圆顶的直径。）后来，当需要电力时，水将被允许通过连接到发电机的涡轮机流回球体，然后将产生的电力送回岸上。

麻省理工学院的研究人员计算出，在深达400米的水中，这样一个25米的球体最多可以存储6兆瓦时的电能。这意味着1,000个这样的球体可以在几个小时内提供与核电厂一样多的电力-足以使其成为可靠的电力来源。这些球体可以锚固的1,000台风力涡轮机平均可以替代常规的陆上煤炭或核电站。而且，不像核电站或燃煤电厂需要花费数小时才能增加速度，这种能源可以在几分钟之内提供，然后以最快的速度下线。

该系统将与电网连接，因此这些球体还可用于存储来自其他资源的能量，包括海岸上的太阳能电池板，或来自基本负载发电厂的能量，这些能量可以在稳定水平上最高效地运行。这可能会减少对通常运行效率较低的峰值发电厂的依赖。

麻省理工学院机械工程系帕帕拉多教授Alexander Slocum与他人合着的论文在 IEEE Transactions上发表了一篇论文，详细介绍了该概念。麻省理工学院能源计划的研究员布莱恩·霍德（Brian Hodder）；以及三个麻省理工学院的校友和一名曾在该项目上工作的高中生。

他们说，球体3米厚的墙壁中的混凝土重量足以将结构保持在海底，即使是空的。这些球体可以铸在陆地上，然后在特制的驳船上拖出大海。（现有船只均无能力部署如此大的负载。）

初步估计表明，可以建造和部署这样一个领域，成本约为1200万美元，Hodder说，成本随着经验逐渐下降。据估计，这可能产生每千瓦时约6美分的存储成本，这一水平被公用事业行业认为是可行的。研究人员说，数百个球体可以部署在数百台浮动式风力涡轮机的远洋安装中。

麻省理工学院机械工程和海军建筑学教授保罗•斯卡拉沃诺斯（Paul Sclavounos）提出了这种海上浮动式风力涡轮机。 Hodder说，这种存储系统将与他的概念很好地吻合。

结合起来，浮动涡轮机和海底存储领域可以提供可靠的按需动力，除非在长时间的平静时期内。同时，与大多数陆上站点相比，离岸数英里远的选址将带来更强风的好处，同时还能在大陆范围之外运行。“它为选址提供了很大的灵活性，” Hodder说。该团队计算出，球体的最佳深度约为750米，尽管随着时间的流逝成本降低，它们在浅水中可能变得具有成本效益。

加州奥克兰的能源咨询公司E＆I Consulting的高级分析师Jim Eyer并未参与这项研究。他说，该概念“解决了一般而言与风力发电相关的一些重要挑战，特别是生产与发电之间的时间不匹配。需求和发电量的可变性，尤其是快速的输出变化，这会导致可调度发电量过多的“爬坡”。他补充说，尽管他将这个想法称为“某种新颖且可能具有重大意义的产品，但显然，我们需要进行概念验证的试验，才能进行下一步的开发。”

Slocum和他的一些学生在2011年建造了一个直径30英寸的原型，该原型在充电和放电循环中均表现良好，证明了该想法的可行性。

该团队希望将其测试范围扩展到3米的球体，然后扩大到10米的版本，以便在有资金的情况下在海底环境中进行测试。麻省理工学院已对该系统申请了专利。

研究人员估计，与这样的储能球配对的海上风电场将使用与建造胡佛水坝相当的混凝土量，但也会提供相当数量的电力。

尽管水泥生产是二氧化碳排放的主要来源，但研究小组计算出，这些领域的混凝土可以部分地使用现有燃煤电厂产生的大量粉煤灰（否则将是废物）制成。水泥。研究人员计算出，在十年的建设和部署过程中，这些球体可以利用美国燃煤电厂生产的大部分粉煤灰，并产生足够的容量来满足美国三分之一的电力需求。

这项工作得到了麻省理工学院能源计划的资助。