Energija i okoliš

Sustavi za pohranu energije komprimiranog zraka (CAES)

Sustavi za pohranu energije komprimiranog zraka (CAES)

SustainX-ov (ICAES) sustav za pohranu energije SustainX

Skladištenje energije komprimiranog zraka (CAES) koristi višak energije za komprimiranje zraka koji se zatim pohranjuje u podzemni rezervoar. Kompresija zraka stvara toplinu. Zrak se može ispuštati u sagorijevanje u plinskoj turbini za proizvodnju električne energije. Cilj je naravno, zajedno s drugim oblicima skladištenja energije i drugim pristupima poput pametnih mreža i strategija smanjenja potražnje, pružiti sredstvo u kojem povremene obnovljive energije poput sunca i vjetra mogu preuzeti fosilna goriva.

Trenutno skladištem energije dominiraju banke baterija, ali uz njih se počinju pojavljivati ​​i drugi oblici skladištenja energije. CAES je jedan od njih.

Prvi takav sustav bio je pogon od 290 MW koji je razvio E.ON-Kraftwerk iz Huntorfa, Njemačka, 1978. Namjera je bila pomoći u upravljanju mrežnim opterećenjima skladištenjem električne energije kao zraka pod tlakom tijekom noći kada je potražnja bila mala i ponovno je puštajući kad se povećala potražnja. Postrojenje i dalje radi, a koristi se za rezervno napajanje. Komprimirani zrak, kao i brojni drugi takvi sustavi, pohranjuje se u podzemnim slanim kavernama kojima se puni 8 sati brzinom od 108 kilograma u sekundi. Kada je ponovno potrebna električna energija, stlačeni zrak se oslobađa i zagrijava izgaranjem prirodnog plina. Širenje zraka pokreće turbinu od 320 MW tijekom 2 sata, nakon čega se kaverne moraju napuniti. Iako većina ostalih CAES postrojenja djeluje po istom principu, skloni su dodatno se usredotočiti na zadržavanje topline proizvedene tijekom procesa kompresije, što povećava učinkovitost postrojenja u cjelini.

Postoje tri načina suočavanja s toplinom koja se stvara tijekom kompresije. Adijabatska postrojenja za skladištenje zadržavaju toplinu i ponovno je koriste za oslobađanje komprimiranog zraka, čineći biljku učinkovitom 70 do 90 posto. Postrojenja za skladištenje dijabetesa odvode toplinu u atmosferu pomoću hladnjaka za grijanje, a drugi izvor topline koristi se za ispuštanje zraka za turbine kada je to potrebno. Konačno, postoje izotermalna skladišta koja koriste izmjenjivače topline kako bi pokušala održati unutarnju i vanjsku temperaturu jednakim. Toplina proizvedena tijekom kompresije ponovno se oslobađa u atmosferu, a drugi izvor topline dolazi kad zrak treba osloboditi. Od ove tri metode, većina tvrtki sada pokušava pronaći načine zadržavanja topline koja je inicijalno proizvedena postupkom kompresije.

Nedavno su dvije sjevernoameričke tvrtke za skladištenje energije, General Compression i NRStor, radile na razvoju prijedloga za skladištenje energije u Ontariju, uz podršku grupe za upravljanje imovinom pod nazivom Northwater Capital Management. Cilj je prijedloga CAES-a pomoći pružiti vrijednost obveznicima računa korištenjem spremišta energije za integriranje energije vjetra u mrežu, a također omogućavanjem izravnavanja opterećenja u kojem se skladištenje energije noću, kada potražnja opada, s ciljem vraćanja na mrežu ujutro, kad potražnja opet poraste. To bi smanjilo potrebu za turbinama na fosilna goriva.

General Compression razvio je sustav General Compression Advanced Energy Storage (GCAES) s prototipom u Gainesu u Teksasu. Napaja se vjetroagregatom snage 2 MW, a podzemna slana špilja koristi se kao rezervoar zraka. Može isporučiti 1,6 MW energije za najviše 150 sati prije nego što se mora napuniti.

Nažalost, toplina koju generiraju CAES sustavi čini da se zrak širi, što stvara kompresiju problem. Nadalje, kada se stlačeni zrak oslobodi, on se hladi i to smanjuje količinu dostupne energije. Također može biti problem s nakupljanjem leda. Izgaranje prirodnog plina može se riješiti ovog problema zagrijavanjem zraka koji se ne komprimira, ali to je skupo i stvara ugljični dioksid. Sustav GCAES rješava ove probleme hvatanjem topline i skladištenjem u ribnjaku, a potom se koristi za zagrijavanje zraka ispuštenog tijekom proizvodnog ciklusa.

Dosad provedeni izračuni pokazali su da su instalirani troškovi dugotrajnog pohranjivanja jedna desetina troškova pohrane litij-ionskih baterija.

Utisak umjetnika o CAES sustavu na kojem teksaška tvrtka Apex CAES trenutno radi na razvoju [Izvor slike: Apex CAES]

U Irskoj tvrtka za obnovljive izvore energije Gaelectric planira izgraditi CAES-ov pogon vrijedan 300 milijuna funti, za koji će morati izgraditi nove podzemne slane kaverne. Ovaj je plan izazvao određene kontroverze, tvrdeći da bi ih tvrtka mogla koristiti za zbrinjavanje otpada nakon završetka projekta. Podignute su i druge zabrinutosti u vezi s prijedlogom za ubacivanje salamure u more što bi moglo negativno utjecati na morski život. Međutim, isto tako može biti slučaj da su ove zabrinutosti donekle izmasirale lokalne kampanje protiv obnovljivih izvora energije zabrinute zbog vizualnog utjecaja.

Kalifornijska tvrtka LightSail Energy također radi na CAES-u. Suosnivačica i glavna znanstvenica, Danielle Fong, kaže da je cilj njezine tvrtke "proizvesti najčišći i najekonomičniji sustav za skladištenje energije na svijetu". LightSail Energy to namjerava učiniti hvatanjem viška topline proizvedene postupkom kompresije koji je prethodno bio potrošen. Njegov pristup uključuje element za pohranu energije i visokotlačne spremnike za prirodne i industrijske plinove. Uređaj za skladištenje energije još je u razvoju, ali tvrtka planira prodati spremnike za skladištenje logističkim tvrtkama koje distribuiraju i oporabljuju prirodni plin, a također i stanicama za punjenje komprimiranim prirodnim plinom. Slični spremnici koristit će se u tvrtkinom proizvodu za skladištenje energije kada je u potpunosti razvijen i bude spreman za komercijalizaciju. Prihod prikupljen spremnicima prirodnog plina također će pomoći u stvaranju dobiti i proizvodnih mogućnosti za rješenje za pohranu energije.

LiGE razvija sustav za pohranu energije izvan mreže, zasnovan na CAES-u i izrađen od prilagođenih komponenata. Uključuju elektroniku u softveru za nadzor i izvještavanje o upravljanju, kompozitne posude pod tlakom koje su izrađene prema zahtjevu "nultog zamora" i zaštićene su od eksplozije. Sustav također mjeri toplinu, tlak, vibracije, brzine protoka, struju, napon i niz sigurnosnih mjera. Sustav za pohranu namijenjen je zaštiti od neovlaštenog čuvanja, jer će svaki pokušaj neovlaštenog stavljanja sustava u isključivanje i smanjenje tlaka u njemu. Jedini način na koji se spremnik u kojem se nalazi sustav može ponovno otvoriti je LiGE tehničar pozvan iz sjedišta. Slično tome, samo LiGE tehničari moći će ga održavati i puštati u rad. Sustav koristi električnu energiju koja se uglavnom generira, ali ne isključivo, iz solarne energije. To pokreće hidraulični motor koji zauzvrat pokreće kompresor. Komprimirani zrak pohranjuje se u spremnike za zrak, a obrnutim pogonom pokreće se alternator koji napaja bilo koju ustanovu u kojoj sustav za pohranu energije služi, bilo da je to tvornica ili druga zgrada ili bilo što drugo. LiGE procjenjuje da je učinkovitost sustava veća od 90 posto. Osim što služi u ulozi izvan mreže, može se koristiti i za ometanje napajanja.

Skladištenje energije, u bilo kojem obliku, morat će igrati vitalnu ulogu u našim energetskim mrežama jer se više energije generira iz obnovljivih izvora. Primjerice, procjenjuje se da će Velika Britanija trebati pohraniti oko 200 GWh električne energije do 2020. godine. CAES sve više izgleda kao da bi mogao postati vrlo održiva i redovito korištena metoda da se to učini.


Gledaj video: Pozitivna Energija - Negativna Energija - Prava Istina O Našoj Ličnoj Energiji (Siječanj 2022).