Fosil yakıtların iklim acil durumu düşük karbonlu enerji kaynaklarını kullanmak için uluslararası bir itici güç oluşturuyor. Şu anda, büyük ölçekte düşük karbonlu enerji üretmek için en iyi seçenekler rüzgar ve güneş enerjisidir. Ancak son birkaç yıldaki her ikisine de performans ve maliyet, önemli bir sorun devam ediyor: rüzgar her zaman esmez ve güneş her zaman parlamaz. Bu dalgalanan kaynaklara dayanan bir güç şebekesi, sürekli olarak arz ve talepve böylece yenilenebilir enerji bazen boşa gider çünkü gerektiğinde üretilmez.
Bu sorunun ana çözümlerinden biri büyük ölçekli elektrik depolama teknolojileri. Bunlar, arz talebi aştığında elektrik biriktirir, daha sonra tersi olduğunda serbest bırakır. Ancak, bu yöntemle ilgili bir sorun, muazzam miktarda elektrik.
Piller gibi mevcut depolama teknolojileri, bu tür işlemler için iyi olmaz, çünkü birim enerji başına yüksek maliyet. Şu anda, 99 üzerinde% büyük ölçekli elektrik depolama pompalanan hidro barajlarsuyu depolamak veya üretmek için iki rezervuar arasında bir pompa veya türbin içinden geçiren su. Bununla birlikte, coğrafi gereklilikleri nedeniyle ne kadar daha fazla pompanın üretilebileceğinin sınırları vardır.
Umut verici bir depolama seçeneği pompalanan termal elektrik depolamadır. Bu nispeten yeni teknoloji, yaklaşık on yılve şu anda pilot tesislerde test ediliyor.
ilgili içerik
Pau Farres Antunez, Yazar sağlanan
Pompalanan termal elektrik depolama, büyük ölçekli bir ısı pompası kullanarak elektriği ısıya dönüştürerek çalışır. Bu ısı daha sonra yalıtılmış bir tankın içinde su veya çakıl gibi sıcak bir malzemede depolanır. Gerektiğinde, ısı daha sonra bir ısıtma motoru. Bu enerji dönüşümleri termodinamik çevrimler, buzdolaplarını, araba motorlarını veya termik santralleri çalıştırmak için kullanılan aynı fiziksel prensipler.
Bilinen teknoloji
Pompalanan termal elektrik depolamanın birçok avantajı vardır. Dönüştürme işlemleri çoğunlukla geleneksel teknolojiye ve bileşenlere (ör. eşanjörler, kompresörler, türbinlerve elektrik jeneratörleri). Bu, büyük çapta bile pompalanan termal elektrik depolarının tasarlanması ve inşa edilmesi için gereken süreyi kısaltacaktır.
Depolama tankları çakıl, erimiş tuzlar veya su gibi bol ve ucuz malzemelerle doldurulabilir. Ve, pillerin aksine, bu malzemeler çevreye hiçbir tehdit oluşturmaz. Büyük erimiş tuz tankları uzun yıllardır, yenilenmiş bir enerji teknolojisi olan konsantre güneş enerjisi santrallerinde başarıyla kullanılmaktadır. hızlı büyüme son on yılda. Konsantre güneş enerjisi ve pompalanan termal elektrik depolama birçok benzerliği paylaşır, ancak konsantre güneş enerjisi santralleri güneş ışığını ısı olarak depolayarak (ve daha sonra elektriğe dönüştürerek) enerji üretirken, pompalanan termal elektrik depolama tesisleri herhangi bir kaynaktan gelebilecek elektriği depolar - güneş, rüzgar ve hatta nükleer enerji.
ilgili içerik
Kolay kurulum ve kompakt
Pompalanan termal elektrik depolama tesisleri, coğrafyadan bağımsız olarak her yere kurulabilir. Ayrıca ızgaranın depolama ihtiyaçlarını karşılamak için kolayca ölçeklendirilebilirler. Diğer yığın enerji depolama şekilleri kurulabilecekleri yerler ile sınırlıdır. Örneğin, pompalanan hidro depolama, önemli su rezervuarlarının inşa edilebileceği dağlar ve vadiler gerektirir. Basınçlı hava enerji depolama büyük yer altı mağaralarına dayanır.
Pompalanan termal elektrik depolaması daha yüksek enerji yoğunluğu pompalanan hidro barajlardan daha fazladır (belirli bir hacimde daha fazla enerji depolayabilir). Örneğin, on kere pompalanan hidroelektrik santralinde 1 metrelik bir yükseklikte depolanan 100 kg suya kıyasla, 1 ° C'de depolanan 500 kg sudan daha fazla elektrik geri kazanılabilir. Bu, depolanan belirli bir enerji miktarı için daha az yer gerektiği anlamına gelir, bu nedenle tesisin çevresel ayak izi daha küçüktür.
Uzun yaşam
Pompalanan termal elektrik depolama bileşenleri tipik olarak onlarca yıl dayanır. Öte yandan piller zamanla azalır ve birkaç yılda bir değiştirilmesi gerekir - çoğu elektrikli otomobil aküsü genellikle yalnızca yaklaşık beş ila sekiz yıl.
ilgili içerik
Bununla birlikte, pompalanan termal elektrik deposunu yenilenebilir enerjinin büyük ölçekli depolanması için uygun hale getiren birçok şey olsa da, olumsuz yanları vardır. Muhtemelen en büyük dezavantaj, nispeten mütevazı verimliliğidir - yani deşarj sırasında ne kadar elektriğin geri yüklendiği, şarj sırasında ne kadar konduğuna kıyasla. Pompalanan termik elektrik depolama sistemlerinin çoğu % 50-70 verimlilik, nazaran Lityum iyon piller için% 80-90 or Pompalanan hidro depolama için% 70-85.
Ancak tartışmasız en önemli olan şey maliyettir: ne kadar düşükse toplum düşük karbonlu bir geleceğe daha hızlı hareket edebilir. Pompalanan termal elektrik depolama rekabetçi olması bekleniyor diğer depolama teknolojileriyle - teknoloji olgunlaşana ve tamamen ticarileşinceye kadar bu kesin olarak bilinmeyecektir. Durduğu gibi, birkaç organizasyonlar çoktan sahip çalışma, gerçek dünya prototipleri. Pompalanan termal elektrik deposunu ne kadar erken test edip kullanmaya başlasak, onu düşük karbonlu bir enerji sistemine geçişe yardımcı olmak için o kadar çabuk kullanabiliriz.
Yazar hakkında
Antoine Koen, Pompalanmış Termal Enerji Depolama Doktora Adayı, University of Cambridge ve Enerji Depolama alanında doktora sonrası araştırmacı Pau Farres Antunez, University of Cambridge
books_technology