Енергия и околна среда

Системи за съхранение на сгъстен въздух (CAES)

Системи за съхранение на сгъстен въздух (CAES)

Системата за съхранение на енергия на SustainX (ICAES) SustainX

Съхранението на енергия от сгъстен въздух (CAES) използва излишната енергия за компресиране на въздух, който след това се съхранява в подземен резервоар. Компресията на въздуха генерира топлина. Въздухът може да бъде пуснат в горивна камера в газова турбина за генериране на електричество. Целта, разбира се, заедно с други форми на съхранение на енергия и други подходи като интелигентни мрежи и стратегии за намаляване на търсенето, е да се осигурят средства, при които периодично възобновяемата енергия като слънчева и вятърна да може да поеме от изкопаемите горива.

Понастоящем енергийното съхранение е доминирано от банки на батерии, но заедно с тях започват да се появяват и други форми на съхранение на енергия. CAES е един от тях.

Първата подобна система беше централа с мощност 290 MW, разработена от E.ON-Kraftwerk в Хунторф, Германия, през 1978 г. Целта беше да се подпомогне управлението на натоварванията в мрежата чрез съхраняване на електричество като въздух под налягане през нощта, когато търсенето беше малко и го пусна отново когато търсенето се увеличи. Централата все още работи, използва се за резервно захранване. Сгъстеният въздух, както и при редица други подобни системи, се съхранява в подземни солени пещери, които отнемат 8 часа, за да се напълнят със скорост от 108 килограма в секунда. Когато отново е необходимо електричество, сгъстеният въздух се освобождава и загрява чрез изгаряне на природен газ. Разширяването на въздуха задвижва турбина от 320 MW в продължение на 2 часа, след което каверните трябва да се напълнят отново. Въпреки че повечето други централи на CAES работят по същия принцип, те са склонни да се фокусират допълнително върху запазването на топлината, получена по време на процеса на компресия, което увеличава ефективността на инсталацията като цяло.

Има три начина за справяне с топлината, получена по време на компресията. Адиабатните съоръжения за съхранение задържат топлината и я използват повторно, за да освободят сгъстения въздух, което прави растението 70 до 90 процента ефективно. Растенията за съхранение на диабет отвеждат топлината в атмосферата чрез топлинни охладители, като друг източник на топлина се използва за освобождаване на въздуха за турбините, когато е необходимо. И накрая, има изотермични съоръжения за съхранение, които използват топлообменници, за да поддържат вътрешните и външните температури равни. Топлината, получена по време на компресията, отново се освобождава в атмосферата и друг източник на топлина се внася, когато въздухът трябва да се освободи. От тези три метода повечето компании сега се опитват да намерят начини за задържане на топлината, произведена първоначално в процеса на компресия.

Съвсем наскоро две северноамерикански компании за съхранение на енергия, General Compression и NRStor, работят по разработването на предложение за съхранение на енергия в Онтарио, с подкрепата на група за управление на активи, наречена Northwater Capital Management. Целта на предложението на CAES е да помогне за осигуряване на стойност за плащащите сметки чрез използване на съхранение на енергия за интегриране на вятърна енергия в мрежата, а също и чрез позволяване на изравняване на натоварването, при което съхранението на енергия през нощта, когато търсенето падне, с оглед да я върне обратно на сутринта, когато търсенето отново се повиши. Това би намалило нуждата от турбини с изкопаеми горива.

Система General Compression Advanced Energy Storage (GCAES) е разработена от General Compression с прототип в Гейнс, Тексас. Той се захранва от вятърна турбина с мощност 2 MW и използва подземна солена пещера като резервоар за въздух. Той може да достави 1,6 MW енергия за максимум 150 часа, преди да се наложи да се презареди.

За съжаление топлината, генерирана от CAES системите, кара въздуха да се разширява, като по този начин компресията представлява проблем. Освен това, когато сгъстеният въздух се освободи, той се охлажда и това намалява наличното количество енергия. Може да има проблем и с натрупването на лед. Изгарянето на природен газ може да реши този проблем чрез затопляне на декомпресиращия въздух, но това е скъпо и произвежда въглероден диоксид. Системата GCAES се справя с тези проблеми, като улавя топлината и я съхранява в езерце, като впоследствие тя се използва за затопляне на въздуха, отделян по време на производствения цикъл.

Изчисленията, проведени досега, показват, че инсталираните разходи за дълготрайно съхранение са една десета от разходите за съхранение на литиево-йонна батерия.

Впечатлението на художника от системата CAES, която тексаската компания Apex CAES в момента работи за разработването [Източник на изображението: Apex CAES]

В Ирландия компанията за възобновяеми енергийни източници Gaelectric планира да изгради CAES за 300 милиона паунда, за което ще трябва да изгради нови подземни солни пещери. Този план предизвика известни противоречия с твърденията, че компанията може да ги използва за изхвърляне на отпадъци след приключване на проекта. Изказани са и други опасения относно предложението за изпомпване на саламура в морето, което може да окаже неблагоприятно влияние върху морския живот. Въпреки това може да се случи, че тези опасения са били масажирани до известна степен от местни борци за възобновяеми източници, засегнати от визуално въздействие.

Калифорнийската компания LightSail Energy също работи по CAES. Съоснователката и главен учен Даниел Фонг казва, че целта на нейната компания е „да произведе най-чистата и икономична система за съхранение на енергия в света“. LightSail Energy възнамерява да направи това чрез улавяне на излишната топлина, произведена от процеса на компресия, който преди това е бил изразходван. Неговият подход включва елемент за съхранение на енергия и резервоари за съхранение под високо налягане за природни и промишлени газове. Устройството за съхранение на енергия все още е в процес на разработка, но компанията планира да продаде резервоарите за съхранение на логистични компании, които разпространяват и оползотворяват природен газ, както и на станции за презареждане на сгъстен природен газ. Подобни резервоари ще бъдат използвани в продукта за съхранение на енергия на компанията, когато е напълно разработен и е готов за комерсиализация. Приходите, събрани от резервоарите за съхранение на природен газ, също ще помогнат за създаването на печалби и производствени възможности за решението за съхранение на енергия.

LiGE разработва система за съхранение на енергия извън мрежата, базирана на CAES и изградена от персонализирани компоненти. Те включват електрониката в контролния софтуер за контрол и докладване, композитните съдове под налягане, които са направени според изискването за „нулева умора“ и са взривозащитени. Системата измерва също топлина, налягане, вибрации, скорости на потока, ток, напрежение и редица мерки за сигурност. Системата за съхранение е предназначена да бъде защитена от фалшифициране, тъй като всеки опит за фалшифициране в нея ще изключи системата и ще я понижи. Единственият начин, по който контейнерът, който държи системата, може да бъде отворен отново, е техник на LiGE, извикан от централния офис. По същия начин само техниците на LiGE ще могат да го поддържат и пускат в експлоатация. Системата използва енергия, генерирана предимно, но не изключително, от слънчева енергия. Това задвижва хидравличен мотор, който от своя страна задвижва компресор. Сгъстеният въздух се съхранява във въздушни резервоари, а обратното задвижване задвижва алтернатор, който подава захранване към всяко заведение, което обслужва системата за съхранение на енергия, било то фабрика или друга сграда или каквото и да било. LiGE оценява ефективността на системата над 90 процента. Освен че служи в роля извън мрежата, той може да се използва и за непрекъсваемо захранване.

Съхранението на енергия под каквато и да е форма ще трябва да играе жизненоважна роля в нашите енергийни мрежи, тъй като повече енергия се генерира от възобновяеми източници. Например, изчислено е, че Обединеното кралство ще трябва да съхранява около 200 GWh електроенергия до 2020 г. CAES все повече изглежда, че може да се превърне в много жизнеспособен и редовно използван метод за правене точно на това.


Гледай видеото: ВОТ КИТАЙЦЫ ДАЮТ!!! ОЧЕНЬ КРУТЫЕ АВТОТОВАРЫ С ALIEXPRESS + КОНКУРС (Октомври 2021).