一般像是風力發電或太陽能的應用上相當程度被天氣影響,所以搭配儲能裝置將多餘的能源儲存起來以備沒有太陽或無風時的不時之需。
一般說到儲存裝置自然而然會想到的是電池,不過這裡使用的是壓縮氣體。
這個概念是將多餘的能量用水壓壓縮氣體後,要用的時候再釋放出來。
這個裝置是要配合風力或太陽能推動輸送帶使用的,用輸送帶把壓縮艙送到水下壓縮,我在圖上沒有畫風力和太陽能的設備出來
規格估算結論 : 假設要儲存200度電,這應該是完全足夠1個單身電玩宅一個月的用電量,要準備3公尺*3公尺*10公尺的氣體儲倉25個以上,考慮能量的損耗到大概要50個,並下沉到水下190公尺處進行壓縮後再撈上來,光是這規格就足夠不切實際了,光一個儲艙就有快10坪的大小,還不如用電池,不過不考慮經濟效益的話是可行的,看有沒有人有興趣改良讓可行性高一點,比如用水銀代替水的話可以讓體積縮小10倍以上,不過水銀的毒性.....
計算用到的都是國高中的物理,或是有在傳產工廠打工過的應該也有機會碰到,像是
理想氣體方程式、牛頓運動定律(J = F*s是第幾定律就不知道了)
規格估算 :
目標儲存的需求量為200度電,200度 = 720000000焦爾
理想氣體方程式 P(壓力pressure)*V(體積volume) = n(莫爾數number)*R(理想氣體常數ideal gas number)*T(溫度temperature)-----式1
動能計算 : P(壓力)*V(體積) = P(壓力)* A(面積) * L(長度) = P*A(力) * D(長度) = F(力)*L(長度) = J焦爾-----式2
合併上兩式 :
壓縮後的儲存的能量為 J焦爾 = n(莫爾數)* R(理想氣體常數)* T(溫度)* ln(V1(壓縮前體積)/V2(壓縮後體積)) = 720000000焦爾(需求能量)
得到
n(莫爾數) = 100000莫爾、R(理想氣體常數)= 8.314焦爾/(莫爾數*溫度)、T(溫度) = 27度C = 300K,壓縮前體積 = 100000(莫爾)*22.4(公升/莫爾) = 2240立方公尺,壓縮後體積為二十分之一 = 112立方
公尺,驗算 : 100000*8.314*300*ln(2240/112) = 720000000
所以我們要用壓縮空氣儲存720000000焦爾的能源要把2240立方公尺的空氣壓縮到112立方公尺
我們把2240立方公尺分成25個壓縮艙= 2240/25 = 90立方公尺 = 3m*3m*10m 壓縮至4.5立方公尺二十分之一) = 3m*3m*0.5m
然後我們用海水壓力壓縮這個壓縮艙1大氣壓=10公尺水深,因此要壓縮20分之一要沉到20-1=19大氣壓的水深處=190公尺水底處