Як тепло можна використовувати для зберігання відновлюваної енергії

Як тепло можна використовувати для зберігання відновлюваної енергії Як ми можемо зберігати енергію з переривчастих відновлюваних джерел енергії? Бенні (я порожній) / Flickr, CC BY

Ефект, який викопне паливо чинить на кліматична надзвичайна ситуація сприяє міжнародному поштовху використовувати низьковуглецеві джерела енергії. На даний момент найкращими варіантами виробництва енергії з низьким вмістом вуглецю у великих масштабах є вітряна та сонячна енергетика. Але незважаючи на покращення за останні кілька років до обох продуктивність і коштувати, залишається значна проблема: вітер не завжди дме, а сонце не завжди світить. Електромережа, яка спирається на ці коливаються джерела, намагається постійно відповідати пропозиція і попиті так відновлювану енергію іноді йде у відходи тому що він не виробляється при необхідності.

Одне з головних рішень цієї проблеми - масштабне технології зберігання електроенергії. Вони працюють, накопичуючи електроенергію, коли пропозиція перевищує попит, а потім звільняють її, коли відбувається протилежне. Однак одне питання цього методу полягає в тому, що він пов'язаний величезні кількості електроенергії.

Існуючі технології зберігання, такі як батареї, не були б корисними для подібного процесу через їх висока вартість одиниці енергії. В даний час більше% 99 масштабного зберігання електроенергії обробляється перекачують гідро дамби, які переміщують воду між двома резервуарами через насос або турбіну для зберігання або виробництва енергії. Однак існують обмеження щодо того, наскільки може бути побудовано більше перекачуваної гідросистеми завдяки її географічним вимогам.

Один з перспективних варіантів зберігання - це насосне сховище теплової електроенергії. Ця порівняно нова технологія була створена вже протягом близько десяти років, і зараз проходить випробування на дослідних установках.

Як тепло можна використовувати для зберігання відновлюваної енергії Перетворення електроенергії в тепло відбувається в центральному контурі, потім зберігається в гарячих і холодних ємностях. Pau Farres Antunez, Автор надано

Насосне сховище теплової електроенергії працює шляхом перетворення електроенергії в тепло, використовуючи масштабний тепловий насос. Потім ця теплота зберігається в гарячому матеріалі, такому як вода або гравій, всередині ізольованої ємності. При необхідності тепло повертається назад у електрику за допомогою тепловий двигун. Ці перетворення енергії здійснюються за допомогою термодинамічні цикли, ті ж фізичні принципи, які використовуються для роботи холодильників, автомобільних двигунів або теплових електростанцій.

Відома технологія

Насосне зберігання теплової електроенергії має багато переваг. Процеси перетворення в основному покладаються на звичайну технологію та компоненти (наприклад, як теплообмінники, компресорів, турбінита електричні генератори), які вже широко використовуються в енергетичній та переробній промисловості. Це скоротить час, необхідний для проектування та будівництва насосного сховища теплової електроенергії, навіть у великих масштабах.

Баки для зберігання можуть бути наповнені рясними і недорогими матеріалами, такими як гравій, розплавлені солі або вода. І, на відміну від батарей, ці матеріали не становлять загрози для навколишнього середовища. Великі резервуари з розплавленою соллю успішно використовуються протягом багатьох років у концентрованих сонячних електростанціях, що є технологією відновлюваної енергії швидке зростання протягом останнього десятиліття. Концентрована сонячна енергія та накопичувальна теплова електроенергія мають багато подібності, але, хоча концентровані сонячні електростанції виробляють енергію, зберігаючи сонячне світло у вигляді тепла (а потім перетворюючи його на електроенергію), насосні установки для зберігання теплової електроенергії зберігають електроенергію, яка може надходити з будь-якого джерела - сонячного, вітру чи навіть ядерної енергії, серед інших.

Як тепло можна використовувати для зберігання відновлюваної енергії Концентрована сонячна електростанція. Національна лабораторія з відновлюваної енергії, CC BY-NC-ND

Легкий у розгортанні та компактний

Насосні установки для зберігання теплової електроенергії можна встановити де завгодно, незалежно від географії. Їх також можна легко збільшити, щоб задовольнити потреби зберігання в сітці. Інші форми накопичувальної енергії обмежені тим, де вони можуть бути встановлені. Наприклад, насосне гідрохранилище потребує гір і долин, де можна побудувати значні водойми. Зберігання енергії стисненого повітря спирається на великі підземні печери.

Насосне сховище теплової електроенергії має більша щільність енергії ніж накачані гідро дамби (вони можуть зберігати більше енергії в заданому обсязі). Наприклад, десять разів більше енергії можна отримати від 1 кг води, що зберігається при 100 ° С, порівняно з 1 кг води, що зберігається на висоті 500 метрів на перекачуваній гідростанції. Це означає, що для заданої кількості енергії потрібно менше місця, тому екологічний слід рослини менше.

Як тепло можна використовувати для зберігання відновлюваної енергії Розтоплені сольові резервуари для зберігання теплової енергії в концентрованій сонячній електростанції. Абенгоа

Довге життя

Компоненти насосного сховища теплової електроенергії тривають десятиліттями. З іншого боку, батареї з часом деградують і їх потрібно замінювати кожні кілька років - більшість акумуляторів для електричних автомобілів, як правило, гарантуються лише для приблизно п’ять-вісім років.

Однак, хоч є багато речей, завдяки яким накопичувальне зберігання теплової електроенергії добре підходить для широкомасштабного зберігання відновлюваної енергії, воно має і свої недоліки. Можливо, найбільшим недоліком є ​​його відносно скромна ефективність - це означає, скільки електроенергії повертається під час розряду, порівняно з кількістю введеної під час заряду. Більшість насосних систем зберігання електричної енергії спрямовані на це 50-70% ефективності, у порівнянні з 80-90% для літій-іонних акумуляторів or 70-85% для насосного зберігання води.

Але найважливіше значення - це вартість: чим вона нижча, тим швидше суспільство може рухатися до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Насосне сховище теплової електроенергії очікується конкурентоспроможним з іншими технологіями зберігання - хоча це не буде відомо напевно, поки технологія не дозріє і не буде повністю комерціалізована. Як зараз, кілька організації вже є робочий, реальних прототипів. Чим раніше ми протестуємо та розпочнемо розгортання накопичуваної теплової електроенергії, тим швидше ми зможемо використати її для переходу до енергосистеми з низьким вмістом вуглецю.Бесіда

про автора

Антуан Коен, кандидат фізико-математичних наук, Кембриджський університет та Пау Фаррес Антунес, докторський науковий співробітник енергозбереження, Кембриджський університет

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

книги_технології

enafarZH-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

слідкуйте за InnerSelf далі

Facebook-iconщебетати значокrss-значок

Отримайте останні по електронній пошті

{emailcloak = off}

ОСТАННІ ВІДЕО

Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
by Swapnesh Masrani
Уряди Великобританії та Шотландії поставили амбітні цілі, щоб до 2050 та 2045 рр. Перетворитись на нульову економіку вуглецю ...
Весна приходить раніше в США, і це не завжди хороші новини
Весна приходить раніше в США, і це не завжди хороші новини
by Тереза ​​Криммінс
У більшій частині Сполучених Штатів потеплілий клімат сприяв приходу весни. Цей рік не є винятком.
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
by Алан Н Вільямс та ін
В останньому звіті Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК) зазначається, що без істотного зниження…
Місто Джорджія отримує половину електроенергії від сонячної ферми президента Джиммі Картера
Місто Джорджія отримує половину електроенергії від сонячної ферми президента Джиммі Картера
by Джонна Крейдер
Рівнина, штат Джорджія, невелике містечко, що знаходиться на південь від Колумба, Макона та Атланти та на північ від Олбані. Це…
Більшість дорослих США вважають, що зміни клімату є найбільш важливим питанням сьогодні
by Американська Психологічна Асоціація
У міру того, як наслідки зміни клімату стають більш очевидними, більше половини дорослих США (56%) кажуть, що кліматичні зміни - це…
Як ці три фінансові компанії могли змінити напрямок кліматичної кризи
Як ці три фінансові компанії могли змінити напрямок кліматичної кризи
by Мангуліна Ян Фіхтнер та ін
Мовчазна революція відбувається в інвестуванні. Це зміна парадигми, яка матиме глибокий вплив на корпорації,…
Інвестування в зміну клімату
by Goldman Sachs
Підкаст «Верх розуму в Goldman Sachs» - У цьому епізоді ми розбираємось у тому, що може бути найважливішим питанням нашого часу:…
Зміна клімату: брифінги з Південної Африки
by Цифрові новини SABC
Зміна клімату впливає на всіх нас, але це може бути заплутаною справою. Три провідні вчені Південної Африки, які мають ...

ОСТАННІ СТАТТІ

Друга з нас чаша з пилом вдарила б про світові запаси продовольства
Друга з нас чаша з пилом вдарила б про світові запаси продовольства
by Тім Радфорд
Коли Великі рівнини США знову постраждають від стійкої посухи, світові запаси продовольства відчують спеку.
Піднімаються моря: щоб зберегти людей в безпеці, нехай природа формує узбережжя
Піднімаються моря: щоб зберегти людей в безпеці, нехай природа формує узбережжя
by Іріс Мьоллер
Навіть за найконсервативніших сценаріїв зміни клімату рівень моря на 30 см вище, ніж зараз, здається всім, але певним ...
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
by Swapnesh Masrani
Уряди Великобританії та Шотландії поставили амбітні цілі, щоб до 2050 та 2045 рр. Перетворитись на нульову економіку вуглецю ...
Величезні екосистеми можуть згортатися менше ніж за 50 років
Величезні екосистеми можуть згортатися менше ніж за 50 років
by John Dearing та ін
Ми знаємо, що екосистеми, що переживають стрес, можуть досягти того, що вони швидко руйнуються в щось дуже інше.
Нарешті, Індія серйозно сприймає кліматичну кризу
Нарешті, Індія серйозно сприймає кліматичну кризу
by Ніведіта Хандекар
З фінансовими втратами та великою кількістю загиблих від кліматичних катастроф постійно зростаючи, Індія нарешті ...
Ми вчені, що займаються кліматом, точно не знають, як розгортатиметься криза, поки не пізно
Ми вчені, що займаються кліматом, точно не знають, як розгортатиметься криза, поки не пізно
by Вольфганг Кнорр та Вілл Стеффен
Якщо ми тримаємось за речі занадто довго, зміни можуть відбутися раптово і навіть катастрофічно.
Як ми маємо боротися зі змінами клімату, як це третя світова війна
Як ми маємо боротися зі змінами клімату, як це третя світова війна
by Девід Блер та ін
У 1896 р. Шведський вчений Сванте Арреніус дослідив, чи впливає температура Землі на наявність…
Як британська дика природа привітала найтеплішу зиму
Як британська дика природа привітала найтеплішу зиму
by Пол Ештон
Написана в останній, замерзлий день 1900 року, вірш Томаса Харді «Темний Дрозд» описує суворий, завалений льодом ...