چگونه توپ‌های عظیم بتنی در اعماق دریا می‌توانند انرژی تجدیدپذیر را ذخیره کنند؟

موسسه‌ای در آلمان با قرار دادن کره‌های بتنی ذخیره‌کننده انرژی در اعماق دریا قصد دارد از فشار آب‌های عمیق برای ذخیره‌سازی انرژی بهره‌برداری کند.

کد خبر: ۱۲۶۴۰۷۰

دوشنبه - ۲۹ ارديبهشت ۱۴۰۴ / May 19, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، موسسه فراونهوفر آلمان برای کاهش نیاز به استفاده از زمین‌های گران‌بها در ساخت تاسیسات ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر، ایده‌ی جدیدی ارائه داده است: قرار دادن کره‌های بتنی ذخیره‌سازی در عمق اقیانوس‌ها.

از سال ۲۰۱۱، پروژه StEnSea (ذخیره انرژی در دریا) درحال بررسی امکان بهره‌برداری از فشار آب‌های عمیق برای ذخیره‌سازی انرژی در بازه‌های زمانی کوتاه تا میان‌مدت است. در این پروژه، کره‌های بزرگ و توخالی بتنی صدها متر زیر سطح دریا و در بستر دریا غرق می‌شوند.

کره‌ خالی درواقع معادل یک واحد ذخیره‌سازی کاملاً شارژ شده است. با باز کردن شیر آن، آب وارد کره می‌شود و جریان آب باعث چرخش توربین و ژنراتور شده و برق تولید شده را به شبکه منتقل می‌کند. برای شارژ مجدد کره، آب با استفاده از انرژی شبکه و دربرابر فشار آب اطراف، از داخل به بیرون کره پمپ می‌شود.

هر کره توخالی بتنی دارای قطر ۹ متر و وزن ۴۰۰ تن است و برای دستیابی به عملکرد بهینه، در عمق ۶۰۰ تا ۸۰۰ متر روی بستر دریا قرار می‌گیرد.

مؤسسه فراونهوفر پیش از این نمونه‌ای کوچک‌تر را در دریاچه کنستانس در اروپا، نزدیک رودخانه راین، آزمایش کرده است و قصد دارد تا پایان سال ۲۰۲۶، نمونه کامل چاپ سه‌بعدی شده را به کف دریا در نزدیکی لانگ بیچ لس‌آنجلس به آب بیندازد. پیش‌بینی می‌شود این دستگاه بتواند ۰٫۳ مگاوات برق تولید کند و ظرفیت ذخیره‌سازی آن برابر با ۰٫۴ مگاوات‌ساعت باشد. این میزان انرژی می‌تواند برق یک خانه متوسط در ایالات متحده را به مدت حدود دو هفته تامین کند.

هدف اصلی، بررسی این موضوع است که آیا می‌توان فناوری توصیف‌شده را برای کره‌های بزرگ‌تر با قطر حدود ۳۰ متر توسعه داد یا نه. طبق تخمین محققان موسسه فراونهوفر، پروژه StEnSea می‌تواند درمجموع حدود ۸۱۷ هزار گیگاوات‌ساعت انرژی ذخیره کند که این مقدار برای تامین برق حدود ۷۵ میلیون خانه در آلمان، فرانسه و بریتانیا به مدت یک سال کافی است. این موسسه هزینه ذخیره‌سازی را حدود ۵٫۱ سنت آمریکا به ازای هر کیلووات‌ساعت و هزینه سرمایه‌گذاری را ۱۷۷ دلار آمریکا به ازای هر کیلووات‌ساعت ظرفیت برآورد کرده است. این ارقام براساس مجموعه‌ی ذخیره‌سازی متشکل از شش کره، با ظرفیت کل ۳۰ مگاوات و ظرفیت ذخیره‌سازی ۱۲۰ مگاوات‌ساعت محاسبه شده‌اند.

به‌گفته‌ی موسسه فراونهوفر، سامانه ذخیره‌سازی کروی StEnSea برای کمک به پایدارسازی شبکه‌های برق ازطریق تنظیم فرکانس یا تامین ذخایر عملیاتی بسیار مناسب است. این فناوری می‌تواند در آربیتراژ انرژی نیز کاربرد داشته باشد (خرید برق در زمان‌هایی که قیمت پایین است و فروش آن هنگام بالا بودن قیمت).

درنهایت، فناوری StEnSea می‌تواند رقیبی برای روش ذخیره‌سازی برق ازطریق پمپاژ آب باشد. مزیت مهم  StEnSea این است که برخلاف روش پمپاژ، به استفاده از زمین نیاز ندارد و کف دریا استقرار پیدا می‌کند، بنابراین خشکی را اشغال نمی‌کند. همچنین، ذخیره‌سازی به روش پمپاژ تنها در شرایط خاصی قابل اجراست (وقتی دو مخزن در ارتفاع‌های مختلف وجود داشته باشد، تا آب از یک مخزن به دیگری پمپ شود و توربین‌ها را به حرکت درآورد). اما چنین شرایطی در همه‌جا فراهم نیست، در‌حالی‌که StEnSea در بسیاری از مناطق دریایی قابل اجراست.

گرچه روش پمپاژ برای ذخیره‌سازی برق ارزان‌تر و کمی کارآمدتر است، فناوری StEnSea این مزیت را دارد که می‌توان آن را در نقاط مختلف جهان نصب کرد و ظرفیت ذخیره‌سازی بسیار بزرگی فراهم آورد.

وزارت انرژی ایالات متحده چهار میلیون دلار در این پروژه سرمایه‌گذاری کرده است و به همین دلیل مشتاقانه منتظر نتایج آزمایش اولیه‌ی آن در سواحل کالیفرنیا در سال ۲۰۲۶ خواهد بود.