Energia ja keskkond

Suruõhu energia salvestamise (CAES) süsteemid

Suruõhu energia salvestamise (CAES) süsteemid

SustainX (ICAES) energiasalvestussüsteem

Suruõhu energia salvestamine (CAES) kasutab õhu kokkusurumiseks energia ülejääki, mis seejärel hoitakse maa-aluses reservuaaris. Õhu kokkusurumine tekitab soojust. Õhu saab gaasiturbiini põlemiskambrisse lasta elektri tootmiseks. Loomulikult on eesmärk koos muude energiasalvestusvormide ja muude lähenemisviisidega, nagu arukad võrgud ja nõudluse vähendamise strateegiad, pakkuda vahendit, mille abil katkendlik taastuvenergia, nagu päike ja tuul, saaks fossiilkütustest üle võtta.

Praegu domineerivad energiasalvestuses patareipangad, kuid nende kõrvale on hakanud ilmnema ka muud energiasalvestuse vormid. CAES on üks neist.

Esimene selline süsteem oli 290 MW jaam, mille arendas E.ON-Kraftwerk Saksamaal Huntorfis 1978. Eesmärgiks oli aidata võrgukoormusi hallata, hoides öösel, kui nõudlus oli madal, elektrit survestatud õhuna ja vabastades selle uuesti kui nõudlus kasvas. Jaam töötab endiselt, seda kasutatakse varuvarustuseks. Suruõhku, nagu ka paljude teiste selliste süsteemide puhul, hoitakse maa-alustes soolaõõnsustes, mille täitmiseks kulub 8 tundi kiirusega 108 kilogrammi sekundis. Kui elektrit on jälle vaja, vabastatakse suruõhk ja soojendatakse seda maagaasi põletades. Õhu paisumine ajab 320 MW turbiini 2 tunniks, seejärel tuleb koopad uuesti täita. Ehkki enamik teisi CAESi tehaseid töötab samal põhimõttel, on nad kaldunud täiendavalt keskenduma kokkusurumisprotsessi käigus tekkiva soojuse säilitamisele, mis suurendab jaama efektiivsust tervikuna.

Kokkusurumisel tekkiva soojusega tegelemiseks on kolm võimalust. Adiabaatilised hoidlad säilitavad soojust ja taaskasutavad seda suruõhu vabastamiseks, mis muudab tehase efektiivseks 70–90 protsenti. Diabeetilised säilitusseadmed levitavad soojust vahejahutite abil atmosfääri, kusjuures teist soojusallikat kasutatakse turbiinide õhu vabastamiseks, kui see on vajalik. Lõpuks on olemas isotermilised hoidlad, mis kasutavad soojusvaheteid, et hoida sise- ja välistemperatuure võrdsetena. Kokkusurumisel tekkiv soojus eraldub taas atmosfääri ja teine ​​soojusallikas, kui õhk on vaja vabastada. Nendest kolmest meetodist üritab enamik ettevõtteid leida viise, kuidas säilitada esialgu kokkusurumisprotsessi käigus tekkiv soojus.

Alles hiljuti töötasid kaks Põhja-Ameerika energiasalvestusettevõtet, General Compression ja NRStor, et töötada välja Ontario energiasalvestuse ettepanek koos Northwater Capital Management nimelise varahaldusgrupi toel. CAESi ettepaneku eesmärk on aidata arve maksjatele väärtust pakkuda, kasutades energiasalvestit tuuleenergia integreerimiseks võrku ja võimaldades ka koormuse tasandamist, mille korral energiavaru öösel, kui nõudlus langeb, eesmärgiga see tagasi tuua hommikul võrku, kui nõudlus taas suureneb. See vähendaks fossiilkütuste turbiinide vajadust.

General Compression on välja töötanud General Compression Advanced Energy Storage (GCAES) süsteemi, mille prototüüp on Texases Gaineses. Selle jõuallikaks on 2 MW tuuleturbiin ja õhuhoidlana kasutatakse maa-alust soolakoobast. See suudab tarnida 1,6 MW energiat maksimaalselt 150 tundi, enne kui see tuleb uuesti laadida.

Kahjuks paneb CAES-süsteemide tekitatud soojus õhu paisuma, muutes sellega kokkusurumise probleemiks. Veelgi enam, suruõhu vabastamisel see jahtub ja see vähendab saadaolevat energiahulka. Samuti võib tekkida probleem jää kogunemisega. Maagaasi põletamine saab selle probleemi lahendada, surudes kokku suruv õhk, kuid see on kulukas ja tekitab süsinikdioksiidi. GCAES-süsteem lahendab need probleemid, püüdes soojuse kinni ja hoides seda tiigis, mida seejärel kasutatakse tootmistsükli käigus eraldunud õhu soojendamiseks.

Seni läbi viidud arvutused on näidanud, et pikaajalise ladustamise paigaldatud maksumus on kümnendik liitiumioonaku ladustamise maksumusest.

Kunstniku mulje CAES-i süsteemist, mille väljatöötamiseks töötab praegu Texase ettevõte Apex CAES [Image Source: Tipp CAES]

Iirimaal kavatseb taastuvenergiaettevõte Gaelectric ehitada 300 miljoni naelsterlingi suuruse CAESi rajatise, mille jaoks tuleb ehitada uued maa-alused soolakoopad. See plaan on tekitanud teatavaid vaidlusi, väites, et ettevõte võib neid pärast projekti lõppu jäätmete kõrvaldamiseks kasutada. Teist muret on tekitanud ettepanek soolvee merre pumpamiseks, mis võib mereelu kahjustada. Samas võib juhtuda, et kohalikud taastuvenergia vastased kampaaniad on visuaalse mõju pärast muresid mingil määral masseerinud.

California ettevõte LightSail Energy töötab ka CAES-i kallal. Kaasasutaja ja juhtivteadlane Danielle Fong ütleb, et tema ettevõtte eesmärk on "toota maailma puhtaimat ja ökonoomsemat energiasalvestussüsteemi". LightSail Energy kavatseb seda teha, püüdes kokku raisatud kokkusurumisprotsessi käigus tekkinud liigse soojuse. Selle lähenemisviis hõlmab energiasalvestuselementi ja looduslike ja tööstuslike gaaside kõrgsurvemahuteid. Energiasalvesti on alles väljatöötamisel, kuid ettevõte kavatseb mahuteid müüa logistikaettevõtetele, kes jaotavad ja koguvad maagaasi, samuti surumaagaasi tanklatele. Sarnaseid paake kasutatakse ettevõtte energiasalvestustoodetes siis, kui see on täielikult välja töötatud ja turustamiseks valmis. Maagaasihoidlate kogutud tulu aitab samuti luua energiasalvestuslahenduse kasumit ja tootmisvõimsust.

LiGE töötab välja võrguvälise energiasalvestussüsteemi, mis põhineb CAES-il ja on valmistatud spetsiaalselt valmistatud komponentidest. Nende hulka kuuluvad elektroonika juhtimise seire- ja aruandetarkvaras, komposiitsed surveanumad, mis on täidetud nullväsimusega ja on plahvatuskindlad. Süsteem mõõdab ka soojust, rõhku, vibratsiooni, voolukiirust, voolu, pinget ja mitmeid turvameetmeid. Salvestussüsteem on mõeldud võltsimiskindlaks, kuna kõik katsed selle muutmiseks sulgevad süsteemi ja vabastavad sellest rõhu. Ainus viis, kuidas süsteemi mahutit saab uuesti avada, on peakontorist kutsutud LiGE tehnik. Samamoodi saavad seda hooldada ja tellida ainult LiGE tehnikud. Süsteem kasutab peamiselt, kuid mitte ainult, päikeseenergiast toodetud energiat. See juhib hüdromootorit, mis omakorda juhib kompressorit. Suruõhku hoitakse õhumahutites ja vastupidine töö juhib generaatorit, mis varustab voolu mis tahes ettevõttesse, kus energiasalvestussüsteem töötab, olgu see siis tehas või muu hoone või mis iganes. LiGE hinnangul ületab süsteemi efektiivsus üle 90 protsendi. Lisaks võrguühenduseta teenimisele saab seda kasutada ka katkematu toiteallikana.

Energia salvestamine peab mis tahes kujul mängima meie energiavõrkudes olulist rolli, kuna rohkem energiat toodetakse taastuvatest energiaallikatest. Näiteks on prognoositud, et Ühendkuningriik peab 2020. aastaks salvestama umbes 200 GWh elektrit. CAES näeb üha enam välja, et sellest võiks saada väga elujõuline ja regulaarselt kasutatav meetod.


Vaata videot: Red Crow says goodbye (Jaanuar 2022).