中国储能网讯:海洋曾吸引无数能源企业家[2],却又让他们的希望在礁石上破碎。如今,一家初创公司也听到了这诱人的召唤——但其反应却有所不同。
意大利 Sizable Energy 公司成立于 2022 年[3],致力于在海底建设抽水蓄能电站。该公司联合创始人兼首席执行官马努埃莱·奥菲罗(Manuele Aufiero)以他作为一名经验丰富的核工程师所培养的严谨细致的态度,努力实现着这个看似异想天开的愿景。如今,该公司已积累了深水波浪测试的经验,并在 10 月份完成了 800 万美元的种子轮融资,用于建设其首个海上示范项目。
这项计划旨在实现两个长期以来难以实现的清洁技术梦想:革新抽水蓄能技术和利用海洋能源。这是一个雄心勃勃的项目,必须克服重重困难才能成功。但如果 Sizable 公司能够成功,它将解锁低成本、长时储能技术,从而加速向清洁能源的全面转型。
尽管锂离子电池越来越受欢迎,但传统的抽水蓄能电站的储能容量仍然超过任何其他技术。抽水蓄能利用重力,将多余的电力抽到高处,并在需要更多能源时释放水流驱动涡轮机发电。然而,这种简单且已有百年历史的技术如今已很少再被建造[4];除了建造巨型水库对环境的影响外,如今瞬息万变的能源市场对那些建设耗时多年且前期投入数十亿美元的发电厂来说也并不友好。
Aufiero 告诉我,这并不是说抽水蓄能电站就永远不会建成——瑞士最近就在一处高山峡谷中建成了一座抽水蓄能电站,但耗时 14 年[5]。他解释说,部分原因是每座山的情况都不一样:海拔高度、流量和能源设备都必须根据具体地点进行定制。
但他表示,海洋为标准化这项原本定制的技术提供了机会——使其部署起来更加容易和快捷。
“我们正在探索在确切知道部署地点之前就构建这套系统的可能性。我们通过近海部署来实现这一点。水质在世界各地都是一样的。”
具体来说,Sizable 公司设计了一种利用重力原理的储能系统,该系统通过固定在海底的垂直管道上下输送盐水。充气膜在底部和表面形成储罐;从上方看,它就像一个巨大的漂浮甜甜圈。该系统与陆地电网连接,利用电力将盐水泵入塑料管道。反之则可以对外发电。
不同的初创公司曾尝试用各种方法改造抽水蓄能,例如用装满岩石的火车车厢上山[6]、在类似滑雪缆车的索道上装载重物[7]、以及用机器人起重机堆砌巨型石块[8]。这些方法最初都声称机械结构简单,最终却都沦为清洁技术理念的弃儿。但与那些从地面起步、逐步发展的项目不同,Sizable Energy 的研发起点却在海面上进行,并深入海底。
领投种子轮融资的 Playground Global 普通合伙人 Bruce Leak 表示,“世界上还有很多未开发的海洋深度——并没有供过于求”。
01
可扩展的长期存储
Sizable 的设计成本相对较低,使其在长时间储能领域具有竞争力,专家认为这是电网所需要的,但目前还没有人真正实现过。
锂离子电池在短时供电方面(例如四小时)越来越有竞争力。但如果供电时间远超四小时,其成本就会高得令人望而却步。要在 12 或 24 小时内(包括夜间或阴天)提供相同的兆瓦级功率,就需要堆叠更多电池,这无疑会大幅增加成本。
任何想要在长时储能领域竞争的公司都必须找到能够以极低成本增加储能时长的材料和设计方案。传统的抽水蓄能技术是通过向大型水库注水来实现这一点的。而 Sizable 公司则选择了一种双层膜结构来填充盐水,这种结构符合低成本和可扩展性的要求。增加垂直方向的塑料管道长度也相当经济。
Aufiero 表示,从长远来看,该电力设备的成本低于每千瓦 700 欧元(810 美元),与抽水蓄能相比具有竞争力。这项技术的真正优势在于增加储能时长的边际成本:规模化后,每千瓦时的成本低于 20 欧元(23美元)。这与 Form Energy 公司正在研发的铁空气电池的目标成本相当[9],该公司正致力于生产续航时间达 100 小时的大规模电化学电池。
Sizable 的目标是 8 小时到 24 小时甚至更久。规模越大,经济效益越高:既然要安装系泊系统并将海底电缆连接到电网,不如输送更多电力,而不是更少。
这需要一些时间才能实现。Sizable 公司已经建造了一个千瓦级的概念验证装置,并在意大利 Reggio Calabria 的自然海洋工程实验室进行了测试。今年 9 月,该公司在荷兰海事研究所的巨型水池中对其设计进行了人工波浪冲击试验[10],该研究所专门检验海洋工程的耐久性。这些测试的成功为最近的融资奠定了基础。
有了这笔资金注入,该团队正在建造一个 1 兆瓦的装置,其半径为 50 米(164英尺),并占据 Reggio Calabria 海岸外 500 米(1640英尺)深的海洋空间。
由于目前尚无法向投资方提供其所需的实际性能数据,Sizable 公司正在自行筹资开展该项目。该项目将采用小型组件,规模较小,功能齐全,但不会并网。Sizable 公司已在意大利南部为其首个真正意义上的商业开发项目获得了 10 兆瓦的并网容量。
02
在海洋中生存,简单最重要
Aufiero 面临的棘手挑战是,如何在不花费太多钱加固其装甲以致失去低成本优势的情况下,增强其发明抵御海水侵蚀的能力。
Aufiero 说,“在海洋中开展工作是一项挑战,但同时也蕴含着大规模扩展的机遇”,他着手设计一个“简单易用、可扩展且不会出现太多意外情况的系统”。
海浪的冲击已经让许多充满希望的海洋能源试点项目化为泡影。但过去的此类装置试图通过直接利用海浪动能作为可再生能源。而 Sizable Energy公司只需要海洋作为一个均匀的空间即可运行,因此其技术力求将与海浪的接触降到最低。
两圈外层塑料管道的设计目的是为了在波浪冲击浮动储水库之前将其扰乱。如果强浪或暴雨导致储水库下沉,舱底泵就会启动,排出水。
在欧洲,人们大规模租赁海床用于能源项目已有数十年历史。“规模化”标准将适用于监管海上风电的同一监管机构,但每兆瓦所需的占地面积要小得多。
Aufiero 说,事实上,储能装置最具吸引力的潜在选址是海上风电场。通过共址,Sizable 可以共享输电电缆,并通过本地储能,根据需要向电网输送电力,从而稳定风力发电的波动。Bruce Leak 将这种合作比作将海上风电场改造成核电站,将不稳定的发电转化为可预测的基荷清洁能源。
对于 Playground Global 的主要投资者而言,他们觉得在“海王星的愤怒中生存下来”的挑战令人兴奋。
Leak 告诉我,“作为工程师,我们喜欢挑战高难度的事情,如果一个好主意人人都能做到,那你的独特之处又在哪里呢?”



