Kriyojenik enerji depolama - Cryogenic energy storage

Kriyojenik enerji depolama ( CES ), enerji depolamak için sıvı hava veya sıvı nitrojen gibi düşük sıcaklıklı ( kriyojenik ) sıvıların kullanılmasıdır . Teknoloji öncelikle elektriğin büyük ölçekli depolanması için kullanılır . Şebeke ölçeğindeki gösterici tesislerin ardından, İngiltere'de 250 MWh'lik bir ticari tesis yapım aşamasındadır ve ABD'de 400 MWh'lik bir mağaza planlanmaktadır.

Şebeke enerji depolama

İşlem

Daha ucuz olduğunda (genellikle geceleri), Claude Döngüsü kullanılarak atmosferdeki havayı sıvılaştığı noktaya kadar -195 °C'ye soğutmak için elektrik kullanılır . Binde biri gaz hacminin alır sıvı hava, geniş uzun bir süre boyunca muhafaza edilebilir termos de atmosfer basıncında . Elektrik talebinin yüksek olduğu zamanlarda , sıvı hava, kazan görevi gören bir ısı eşanjörüne yüksek basınçta pompalanır . Ortam sıcaklığındaki atmosferden gelen hava veya endüstriyel bir ısı kaynağından gelen sıcak su, sıvıyı ısıtmak ve tekrar gaza dönüştürmek için kullanılır. Bundan kaynaklanan hacim ve basınçtaki büyük artış, elektrik üretmek için bir türbini çalıştırmak için kullanılır .

Yeterlik

İzolasyonda süreç sadece %25 verimlidir, ancak bu, kriyojenin buharlaştırılmasıyla üretilen soğuğu yakalamak için büyük bir çakıl yatağı gibi düşük dereceli bir soğuk depo ile kullanıldığında yaklaşık %50'ye yükselir. Soğuk, bir sonraki soğutma döngüsü sırasında yeniden kullanılır.

Bir elektrik santrali veya aksi takdirde atmosfere kaybolacak diğer düşük dereceli ısı kaynakları ile birlikte kullanıldığında verimlilik daha da artar . Highview Power , 115 °C'de aksi takdirde atık ısı kaynağı kullanarak AC'den AC'ye gidiş-dönüş veriminin %70 olduğunu iddia eder . IMechE (Makina Mühendisleri Enstitüsü) bir ticari ölçekli tesis için bu tahminler gerçekçi olduğunu kabul eder. Ancak bu sayı bağımsız meslek kuruluşları tarafından kontrol edilmemiş veya teyit edilmemiştir.

Avantajlar

Sistem, birçok endüstriyel proseste güvenle kullanılan kanıtlanmış teknolojiye dayanmaktadır ve üretimi için özellikle nadir bulunan elementler veya pahalı bileşenler gerektirmez. IMechE'deki Enerji başkanı Dr Tim Fox, "Ticari riski azaltan standart endüstriyel bileşenler kullanıyor; onlarca yıl sürecek ve bir anahtarla sabitlenebilir" diyor.

Uygulamalar

ekonomi

Teknoloji, yalnızca elektriğin toptan satış fiyatında zaman içinde büyük farklılıklar olduğunda ekonomiktir. Tipik olarak bu, değişen talebe yanıt olarak üretimi çeşitlendirmenin zor olduğu yerdir. Böylece teknoloji, rüzgar ve güneş gibi büyüyen enerji kaynaklarını tamamlar ve bu tür yenilenebilirlerin enerji karışımına daha fazla nüfuz etmesine izin verir. Kömür veya gazla çalışan termik santraller veya hidroelektrik gibi elektriğin çoğunlukla sevk edilebilir üretimle sağlandığı yerlerde daha az kullanışlıdır .

Kriyojenik tesisler ayrıca şebeke dengeleme, voltaj desteği, frekans tepkisi ve senkron atalet gibi şebeke hizmetleri de sağlayabilir.

Konumlar

Dağ rezervuarları ( pompalı hidroelektrik ) veya yeraltı tuz mağaraları ( basınçlı hava enerji depolaması ) gibi belirli coğrafyalar gerektiren diğer şebeke ölçekli enerji depolama teknolojilerinin aksine , bir kriyojenik enerji depolama tesisi hemen hemen her yere yerleştirilebilir.

En yüksek verimi elde etmek için, bir kriyojenik tesis, aksi takdirde atmosfere kaybolacak olan düşük dereceli bir ısı kaynağının yakınına yerleştirilmelidir. Genellikle bu, talebin en yüksek olduğu ve en yüksek fiyatların olduğu zamanlarda da elektrik üretmesi beklenebilecek bir termik santral olacaktır. LNG yeniden gazlaştırma tesisi gibi kullanılmayan bir soğuk kaynağı ile birlikte yerleşim de bir avantajdır.

Izgara ölçekli göstericiler

Birleşik Krallık

Nisan 2014'te Birleşik Krallık hükümeti , gösterinin bir sonraki aşamasını finanse etmek için Viridor ve Highview Power'a 8 milyon sterlin verdiğini açıkladı . Bury, Greater Manchester , Birleşik Krallık'taki Pilsworth Landfill tesisinde ortaya çıkan ızgara ölçekli gösterici tesis, Nisan 2018'de faaliyete başladı. Tasarım, Birmingham Üniversitesi ile ilişkili Birmingham Kriyojenik Enerji Depolama Merkezi (BCCES) tarafından yapılan araştırmaya dayanıyordu ve 15 MWh'ye kadar depolamaya sahiptir ve 5 MW'lık bir tepe kaynağı üretebilir (tam şarj olduğunda maksimum çıkışta üç saat sürer) ve 40 yıllık bir işletim ömrü için tasarlanmıştır.

Amerika Birleşik Devletleri

2019 yılında, Washington Eyaleti Ticaret Bakanlığı Temiz Enerji Fonu, Tacoma Power'ın Praxair ile ortak olan 15 MW / 450 MWh sıvı hava enerji depolama tesisi kurmasına yardımcı olmak için bir hibe sağlayacağını duyurdu . Güç yüklerini dengelemeye yardımcı olmak için 850.000 galona kadar sıvı nitrojen depolayacaktır.

Ticari bitkiler

Birleşik Krallık

Ekim 2019'da Highview Power , Greater Manchester , Carrington'da 50 MW / 250 MWh ticari tesis kurmayı planladığını açıkladı . İnşaat, 2022 için planlanan ticari işletme ile Kasım 2020'de başladı. 250 MWh'de tesis, dünyanın en büyük lityum iyon pili olan California'daki Gateway Energy Storage tesisinin depolama kapasitesiyle eşleşiyor .

Amerika Birleşik Devletleri

Aralık 2019'da Highview, kuzey Vermont'ta 400 MWh depolama kapasitesi için sekiz saatlik enerji depolayabilen 50 MW'lık bir tesis kurma planlarını duyurdu.

Şili

Haziran 2021'de Highview , Şili'nin Atacama bölgesinde 50MW / 500MWh'lik bir depolama tesisi geliştirdiğini duyurdu .

Tarih

Ulaşım

Arabalara güç sağlamak için hem sıvı hava hem de sıvı nitrojen deneysel olarak kullanılmıştır. 1899 ve 1902 yılları arasında Liquid Air adlı sıvı havayla çalışan bir araba yapıldı, ancak o zaman verimlilik açısından diğer motorlarla rekabet edemedi.

Daha yakın zamanlarda, bir sıvı nitrojen aracı inşa edildi. Peter Dearman, ilk olarak bir sıvı hava ile çalışan araç geliştirmişti Hertfordshire'da İngiltere'de bir garaj Buluş, daha sonra da kullanım için bir teknoloji ızgara enerji depolama Dearman motor azot ile bir araya getirilerek ısıtılmaktadır, eski azot motor tasarımlarından farklıdır motorun silindirinin içindeki ısı değişim sıvısı.

Elektrik depolama pilotları

2010 yılında, teknoloji İngiltere'deki bir elektrik santralinde denendi. Leeds Üniversitesi ve Highview Power'daki araştırmacılar tarafından sıvı hava kullanan ( CO
2
ve depolama sıcaklığında katı hale geleceği için uzaklaştırılan su) enerji deposu olarak ve havanın termal yeniden genleşmesini artırmak için düşük dereceli atık ısı , 2010'dan itibaren Slough , Birleşik Krallık'ta 80 MW'lık bir biyokütle enerji santralinde çalıştırıldı. 2014 yılına kadar Birmingham üniversitesine taşındı. Kullanılan düşük verimli donanım bileşenleri nedeniyle verimlilik %15'ten azdır, ancak mühendisler bu sistemin çalışma deneyimlerine dayanarak yeni nesil CES için yaklaşık yüzde 60'lık bir verimlilik hedefliyorlar.

Ayrıca bakınız

Referanslar