Hybrydowe magazynowanie sprężonego powietrza i energii cieplnej w infrastrukturze po wydaniu

Naukowcy w Polsce opracowali technologię magazynowania energii sprężonej z wykorzystaniem systemów magazynowania energii cieplnej (TES) osadzonych w opuszczonych wałkach kopalni. System działa bez zewnętrznego źródła ciepła i wykorzystuje sprężarkę powietrza, sprężone zbiornik magazynowania powietrza z wbudowanym systemem magazynowania energii cieplnej i ekspander powietrza.

Zespół naukowców z Silesian University of Technology w Polsce opracował technologię magazynowania energii sprężonej powietrza (CAE), która wykorzystuje systemy magazynowania energii cieplnej (TES) wbudowane w opuszczone kopalnie w celu wydajnego zmiany przeznaczenia sprężonego powietrza. „Nasza koncepcja przechowywania ma na celu ponowne wykorzystanie i ochronę podziemnej infrastruktury po wydobyciu, która jest często nieodwracalnie uszkodzona po zamknięciu kopalni”, powiedział Lukasz Bartela, korespondent magazynu PV, autor badania.

Grupa uważa, że ​​obszary górnicze mogą potencjalnie zapewnić infrastrukturę energetyczną tanie. „Kopalnie często znajdują się w pobliżu elektrowni i/lub stacji dystrybucji” - powiedzieli naukowcy. „Umożliwia to korzystanie z istniejącej infrastruktury połączeń sieciowych. Ponadto bliskość wysoce rozwiniętych obszarów przemysłowych zmniejsza straty przesyłania energii. Nie ma potrzeby budowania nad ziemią dla elektrowni termicznych, co oszczędza ograniczoną dostępną przestrzeń”.

System działa bez użycia zewnętrznego źródła ciepła i wykorzystuje sprężarkę powietrza, sprężonego zbiornika magazynowania powietrza z wbudowanym magazynem energii cieplnej i ekspander powietrza. Elementy systemowe mogą być jednonwotkowe lub dwustopniowe.

W proponowanej konfiguracji systemu zbiornik TPP jest wbudowany i podłączony do koncentratora. Pomaga to zmniejszyć utratę ciepła, nawet gdy ciepło opuszcza materiał magazynowy i przechodzi przez powietrze w zbiorniku wału. System TPP dostosowuje się do geometrii kopalni, zmniejszając pole wymiany ciepła, co ma pozytywny wpływ na wydajność energetyczną procesu magazynowania ciepła.

„Największą zaletą umieszczania systemu TES w objętości zbiornika ciśnieniowego jest możliwość zastosowania cienkościennej struktury skorupy, w której znajduje się materiał do przechowywania energii cieplnej”, wyjaśniła Bartela. „Może to znacznie obniżyć koszty systemu CHP”.

Aby podzielić zbiornik na odcinki, stosuje się stalowe cylindry z perforowanym dnem, co ułatwia instalację i okresowe sprawdzanie warstwy materiału zabezpieczającego ciepło. „Komunikacja między sekcjami będzie możliwa za pomocą drabin, które są również częścią pionowego systemu pozycjonowania TES” - zauważyli naukowcy.

Podczas fazy ładowania elektryczność służy do napędzania sprężarki. Hybrydowe systemy podziemne dostarczają gorące sprężone powietrze do zbiornika przez rurociąg wlotowy z wbudowanymi zaworami odcinającymi. Następnie powietrze przechodzi przez system TES, ogrzewając przechowywany materiał.

Podczas fazy rozładunku powietrze przechodzi przez system TES, usuwając ciepło z zgromadzonego materiału. Następnie gorące powietrze wchodzi do ekspandera, który napędza generator do wytwarzania energii elektrycznej. „Korzystne jest wypełnienie urządzenia TES wystarczającej objętości odpowiedniego materiału do magazynowania termicznego do wchłaniania ciepła, co jest ważne dla wysokiego chłodzenia przechowywanego powietrza”, podkreśliła grupa. „Ograniczając temperaturę powietrza w magazynie, która jest w kontakcie z podziemną skorupą zbiornika, utrata ciepła zostanie zmniejszona, co zwiększy wydajność magazynowania energii w systemie CAES.”

Obliczyli kompresyjne pojemność magazynowania powietrza 60 000 metrów sześciennych i maksymalne ciśnienie 5 megapaskali (MPA). Na tej podstawie obliczyli, że obiekt miałby pojemność magazynowania energii 140 MWh z wydajnością podróży w obie strony około 70 procent i zbiornikiem magazynowym o wydajności energetycznej 95 procent.

Wyjaśniają również, że w specjalnych przypadkach ciśnienie powietrza można utrzymywać na poziomie do 8 MPa, w zależności od konkretnych cech kopalni. „W tym przypadku pojemność energetyczna systemu może przekraczać 200 MWh”, podkreśla Bartela. „Z ekonomicznego punktu widzenia najbardziej korzystne byłoby stosowanie zwykłych skał w systemie TES, takich jak granit lub bazalt. Jednak badania nad alternatywnymi materiałami syntetycznymi są obecnie przeprowadzane na ślesańskim Uniwersytecie Technologii”.

Grupa przedstawiła koncepcję magazynowania energii w badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmie Energy Storage, oceniając potencjał energetyczny adiabatycznego systemu magazynowania energii powietrza po zbiorach opartym na nowym systemie magazynowania energii cieplnej. „Obecnie pracujemy tylko nad optymalizacją projektowania zbiornika magazynowego ciepła, który może obniżyć koszty modułów CHP”, podsumowuje Bartela.

Według grupy Polska ma 139 aktywnych kopalni węgla i 34 aktywne kopalnie soli miedzi i skalnej. Obecnie planuje się wycofanie 39, z których około połowa jest wykorzystywana do pompowania wody. Najgłębsza kopalnia ma głębokość ponad 1300 metrów.

Ta treść jest chroniona prawem autorskim i może nie zostać ponownie wykorzystana. Jeśli chcesz współpracować z nami i ponownie wykorzystać niektóre z naszych treści, skontaktuj się z editors@pv-magazine.com.

Chciałbym pomóc w tym projekcie i głównym technologii w mieście mieszkalnym.

Przesyłając ten formularz, zgadzasz się na wykorzystanie danych przez magazyn PV do publikowania komentarzy.

Twoje dane osobowe zostaną ujawnione lub w inny sposób udostępnione stronom trzecim do celów filtrowania spamu lub w razie potrzeby do utrzymania Witryny. Prawo nie będą dokonywane przez prawo żadne inne transfery do stron trzecich, chyba że uzasadnione są obowiązujące przepisy dotyczące ochrony danych lub magazyn PV.

Możesz odwołać tę zgodę w dowolnym momencie w przyszłości, w którym to przypadku Twoje dane osobowe zostaną natychmiast usunięte. W przeciwnym razie dane zostaną usunięte, jeśli dziennik PV przetworzył Twoje żądanie lub cel przechowywania danych został spełniony.

Ustawienia plików cookie na tej stronie są ustawione, aby „umożliwić ciasteczka”, aby zapewnić najlepsze wrażenia z przeglądania. Jeśli nadal będziesz korzystać z tej witryny bez zmiany ustawień plików cookie lub kliknij „Zaakceptuj” poniżej, zgadzasz się na to.