Sage Geosystems đã đi tiên phong trong một hình thức lưu trữ năng lượng giá rẻ mới, sử dụng Trái đất như một ống thổi khổng lồ, bơm nước vào các khe nứt dưới lòng đất, sau đó để nước phun trở lại với hiệu suất 70% – hoặc hiệu suất 200% nếu bạn cũng thu được năng lượng nhiệt.
Phương pháp “huff & puff”, như đã biết, ở đây được điều chỉnh từ một kỹ thuật tương tự được sử dụng trong sản xuất dầu, trong đó chất lỏng – thường là hơi nước – được bơm vào mỏ dầu đá phiến và để ở đó trong vài giờ để làm nóng dầu, làm giảm độ nhớt của nó và làm cho việc bơm ra ngoài dễ dàng hơn.
Tuy nhiên, Sage sử dụng bùn khoan dày đặc, ép ở áp suất cao vào đá sâu dưới lòng đất tại các giếng dầu không sử dụng, để đẩy các khe nứt mỏng ra, sau đó bơm nước vào, một lần nữa ở áp suất cao, để giữ cho các khe nứt “phồng lên”. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo dư thừa được thu thập vào ban ngày và sau đó đóng van để khóa nước.
Chất lỏng được bơm vào để mở rộng vết nứt đá, sau đó thoát ra dưới áp suất cao để thu hồi năng lượng
Khi đến lúc cần phục hồi năng lượng, việc đơn giản như mở van; áp lực từ trái đất xung quanh vết nứt ép nó lại với nhau và nước bị đẩy ngược lên các đường ống, nơi nó có thể chạy qua tuabin để thu điện. Thật vậy, chính động cơ điện và máy bơm đã đẩy nó xuống đó ngay từ đầu đã trở thành tua-bin và máy phát điện lấy lại năng lượng khi hệ thống chạy ngược lại.
Chỉ riêng về pin áp suất thì giải pháp này khá hiệu quả
Đây là hệ thống “EarthStore” mà Sage hiện đã thử nghiệm bằng cách sử dụng một giếng dầu cũ ở Texas, cho thấy hiệu suất khứ hồi là 70-75%, với tổn thất chất lỏng đo được chỉ là 1-2% và không phát hiện thấy hoạt động địa chấn nào gây ra. Sage cho biết, một giếng đơn lẻ có thể tạo ra công suất tối đa khoảng 3 megawatt theo cách này nếu nó được sử dụng làm hệ thống giải phóng nhanh theo tải hoặc nó có thể giải phóng năng lượng theo cách đo lường hơn để cung cấp năng lượng trong 18 giờ lẻ qua đêm khi năng lượng mặt trời không được tạo ra.
Nhưng nếu bạn tiếp cận được các trục sản xuất dầu cũ, nằm khá sâu trong lòng Trái đất, thì bạn còn có một lợi ích khác: sức nóng. Một hệ thống huff & puff như EarthStore có thể mang lại đủ lợi nhuận như một hệ thống lưu trữ năng lượng cục bộ hoặc cấp lưới, nhưng một khi bạn bắt đầu tính nhiệt vào phương trình, nó sẽ bắt đầu trông cực kỳ hấp dẫn.
Cách mạng hóa năng lượng tái tạo: Lưu trữ năng lượng địa nhiệt cho một tương lai bền vững
Càng đi sâu, Trái đất càng nóng lên và việc đi xuống đủ sâu để chịu nhiệt độ 180-220 °C (350-430 °F) là tương đối dễ dàng. Việc khai thác năng lượng địa nhiệt đó thường không hiệu quả về mặt chi phí, nhưng hệ thống lưu trữ năng lượng hỗn tạp và hỗn loạn đã thay đổi đáng kể các con số.
Hệ thống EarthStore chứa nước bằng đá nóng, tiếp xúc nhiều với bề mặt và khóa nước ở đó. Vì vậy, khi nó được giải phóng, nhiệt không chỉ làm tăng áp suất khiến nước chảy ngược, làm cho tuabin hoạt động mạnh hơn mà còn có cơ hội thu được lượng nhiệt đó bằng cách cho nó chạy qua bộ trao đổi nhiệt, nhờ đó bạn sẽ nhận được nhiều năng lượng hơn hết “pin Trái đất” của bạn so với lượng bạn đưa vào.
Đó cũng không phải là kết thúc của nó; Sage đề xuất rằng nếu nhiều lỗ khoan EarthStore chìm gần nhau, tiết kiệm tiền vì thiết bị khoan và những thứ không cần phải tháo rời để vận chuyển, bạn có thể nhóm chúng lại để hoạt động như động cơ nhiệt/áp suất nhiều xi-lanh.
Hệ thống hai giếng với bộ trao đổi nhiệt hứa hẹn một “động cơ nhiều xi-lanh” lưu trữ năng lượng với hiệu suất 200%
Trong loại mảng này, bạn sẽ xả nước nóng từ một hồ chứa dưới lòng đất, làm mát nó bằng bộ trao đổi nhiệt để thu điện và lưu trữ ngay lập tức bằng cách bơm nước mát thẳng xuống giếng bên cạnh. Không cần lưu trữ chất lỏng trên mặt đất và quá trình này có thể chạy qua lại giữa hai xi lanh này.
Theo Sage, hãy nhấn chìm 18-20 con chó con này tại một địa điểm duy nhất và bạn sẽ có cho mình một nhà máy lưu trữ năng lượng tái tạo 50 megawatt, sản xuất hiệu quả gấp đôi năng lượng bạn đưa vào. Bạn có thể xem nó như một phương pháp lưu trữ năng lượng nâng cao, hoặc như một cách để biến năng lượng địa nhiệt tương đối nông trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế, nhưng đó là một ý tưởng rất hay.
Sage cho biết chỉ riêng giải pháp EarthStore sẽ rẻ hơn về mặt Chi phí lưu trữ được quy dẫn (LCoS) so với pin lithium-ion hoặc thủy điện được bơm – thực sự, như một cách để củng cố lưới điện trong thời kỳ cao điểm, nó hứa hẹn sẽ có tính cạnh tranh về mặt chi phí với một nhà máy đỉnh cao chạy bằng khí đốt.
Chương trình thí điểm của Texas hiện đã kết thúc sau sáu tháng. Nó sử dụng một giếng dầu thăm dò, sử dụng các lỗ khoan ở độ sâu 7.920 và 11.140 feet (2.400 và 3.400 m) để tạo ra một giếng dầu cao 3.200 ft (1 km), cao 200-300 ft (60-90-m)- vết nứt rộng.
Thử nghiệm thực địa hiện đã hoàn tất ở quận Starr, Texas
Các bức tường của vết nứt này chỉ cách nhau 0,1-0,2 in (2,5-5 mm), nhưng bằng cách bơm nước vào và giải phóng nó, đồng thời liên tục duy trì đủ áp suất trong hệ thống để ngăn vết nứt đóng lại, thể tích của vết nứt mở rộng và giảm theo hệ số hai, dao động trong khoảng 7.500-15.000 thùng (1,2-2,4 triệu lít, 315.000 đến 630.000 gallon).
Cindy Taff, Giám đốc điều hành của Sage Geosystems, cho biết: “Chúng tôi đã giải mã được mã để cung cấp sự bổ sung hoàn hảo cho năng lượng tái tạo, mang lại tải nền thay thế đáng tin cậy theo cách cạnh tranh về mặt chi phí với pin lithium-ion và các nhà máy sản xuất khí đốt tự nhiên”. giải phóng. “Cơ hội để bộ lưu trữ năng lượng của chúng tôi cung cấp năng lượng là rất lớn – từ hoạt động khai thác từ xa đến trung tâm dữ liệu cho đến giải quyết tình trạng thiếu năng lượng ở những địa điểm xa xôi. Chúng tôi có thể kết nối với lưới điện hoặc phát triển đảo/lưới điện siêu nhỏ bằng giải pháp năng lượng sạch hơn đã được chứng minh và sẵn sàng mở rộng quy mô.”
Với khoản đầu tư sẵn có từ các chuyên gia khoan Nabors Industries và quỹ VC công nghệ sạch Virya, Sage đang tìm cách huy động thêm 30 triệu USD trong vòng Series A hiện tại và tiếp tục chứng minh, thương mại hóa, tối ưu hóa và mở rộng quy mô hệ thống.
Hãy xem một video dưới đây.