Kuinka lämpöä voidaan käyttää uusiutuvan energian varastointiin

Kuinka lämpöä voidaan käyttää uusiutuvan energian varastointiin Kuinka voimme varastoida energiaa ajoittaisista uusiutuvista energialähteistä? Benny (olen tyhjä) / Flickr, CC BY

Fossiilisten polttoaineiden vaikutus ilmaston hätätilanne ajaa kansainvälistä pyrkimystä käyttää vähähiilisiä energialähteitä. Parhaat vaihtoehdot vähähiilisen energian tuottamiseksi suuressa mittakaavassa ovat tuuli- ja aurinkoenergia. Mutta huolimatta siitä, että viime vuosina on tapahtunut parannuksia molempiin suorituskyky ja maksaa, merkittävä ongelma on edelleen: tuuli ei aina puhaltaa eikä aurinko aina paista. Näihin vaihteleviin lähteisiin perustuva sähköverkko pyrkii jatkuvasti vastaamaan toisiaan tarjonta ja kysyntä, ja niin uusiutuva energia joskus menee hukkaan koska sitä ei tuoteta tarvittaessa.

Yksi tärkeimmistä ratkaisuista tähän ongelmaan on laajamittainen sähkön varastointitekniikat. Ne toimivat keräämällä sähköä, kun tarjonta ylittää kysynnän, ja vapauttaa sen, kun tapahtuu päinvastaista. Yksi tämän menetelmän ongelma on kuitenkin, että siihen sisältyy valtavia määriä sähköä.

Nykyiset säilytystekniikat, kuten paristot, eivät olisi hyötyä tällaiselle prosessille niiden takia korkeat energian yksikkökustannukset. Tällä hetkellä, yli 99% suurten sähkönvarastojen hoitaa pumpatut vesipaisut, jotka liikuttavat vettä kahden säiliön välillä pumpun tai turbiinin läpi energian varastoimiseksi tai tuottamiseksi. Sen maantieteellisistä vaatimuksista johtuen on kuitenkin rajoitettu, kuinka paljon enemmän pumpattavaa vettä voidaan rakentaa.

Yksi lupaava varastointivaihtoehto on pumpattava lämpöenergian varastointi. Tämä suhteellisen uusi tekniikka on ollut olemassa jo noin kymmenen vuotta, ja sitä testataan parhaillaan koelaitoksissa.

Kuinka lämpöä voidaan käyttää uusiutuvan energian varastointiin Sähkön muutos lämmöksi tapahtuu keskuspiirissä, jolloin se varastoidaan kuumaan ja kylmään säiliöön. Pau Farres Antunez, Tekijä toimitti

Pumpattu lämpöenergian varastointi toimii kääntämällä sähkö lämmöksi suurten lämpöpumppujen avulla. Tämä lämpö varastoidaan sitten kuumaan materiaaliin, kuten veteen tai soraan, eristetyn säiliön sisään. Lämpö muunnetaan sitten tarvittaessa takaisin sähköksi käyttämällä lämpömoottori. Nämä energianmuunnokset tehdään termodynaamiset syklit, samat fyysiset periaatteet, joita käytettiin jääkaappien, autojen moottoreiden tai lämpövoimalaitosten käytössä.

Tunnettu tekniikka

Pumpatulla lämpöenergian varastoinnilla on monia etuja. Muuntamisprosessit luottavat pääosin perinteiseen tekniikkaan ja komponentteihin (kuten lämmönvaihtimet, kompressorit, turbiinit, ja sähkögeneraattorit), joita käytetään jo laajasti energia- ja jalostusteollisuudessa. Tämä lyhentää pumpattavan lämpöenergian varastoinnin suunnitteluun ja rakentamiseen tarvittavaa aikaa, myös suuressa mittakaavassa.

Varastointisäiliöt voidaan täyttää runsaalla ja edullisella materiaalilla, kuten soralla, sulasuoloilla tai vedellä. Ja, toisin kuin paristot, nämä materiaalit eivät aiheuta vaaraa ympäristölle. Suureita sulasäiliöitä on käytetty menestyksekkäästi monien vuosien ajan keskittyneissä aurinkovoimalaitoksissa, mikä on uusiutuvan energian tekniikka nopea kasvu viime vuosikymmenen aikana. Keskittyneellä aurinkovoimalla ja pumppaamalla lämpöenergian varastoinnilla on monia samankaltaisuuksia, mutta vaikka keskittyneet aurinkovoimalaitokset tuottavat energiaa varastoimalla auringonvaloa lämmönä (ja muuntamalla sen sitten sähköksi), pumpatut lämpöenergian varastointilaitokset varastoivat sähköä, joka voi tulla mistä tahansa lähteestä - aurinko, tuuli- tai jopa ydinenergia muun muassa.

Kuinka lämpöä voidaan käyttää uusiutuvan energian varastointiin Keskittynyt aurinkovoimalaitos. Kansallinen uusiutuvan energian laboratorio, CC BY-NC-ND

Helppo asentaa ja kompakti

Pumppuilla varustetut sähkön varastointilaitokset voidaan asentaa mihin tahansa, maantieteestä riippumatta. Ne voidaan myös helposti skaalata vastaamaan ruudukon varastointitarpeita. Muita irtotavarana varastointimuotoja rajoittaa niiden asennuspaikka. Esimerkiksi pumppausvesisäiliö vaatii vuoria ja laaksoja, joihin voidaan rakentaa merkittäviä vesisäiliöitä. Paineilman energian varastointi luottaa suuriin maanalaisiin luoliin.

Pumpatulla lämpöenergian varastolla on korkeampi energiatiheys kuin pumpatut vesipaisut (se voi varastoida enemmän energiaa määrätyssä tilavuudessa). Esimerkiksi, kymmenen kertaa enemmän sähköä voidaan ottaa talteen 1 kg: sta vettä, joka on varastoitu 100 ° C: seen, verrattuna 1 kg: aan vettä, jota on varastoitu 500 metrin korkeudella pumppausvesilaitoksessa. Tämä tarkoittaa, että tietyn varastoidun määrän energiaa varten tarvitaan vähemmän tilaa, joten laitoksen ympäristöjalanjälki on pienempi.

Kuinka lämpöä voidaan käyttää uusiutuvan energian varastointiin Sulattujen suolasäiliöiden lämpöenergian varastointi tiivistetyn aurinkovoimalaitoksen alueella. Abengoa

Pitkä elämä

Pumpatun lämpöenergian varastoinnin komponentit kestävät tyypillisesti vuosikymmeniä. Akut puolestaan ​​hajoavat ajan myötä, ja ne on vaihdettava muutaman vuoden välein - useimmille sähköautoakkuille taataan tyypillisesti vain noin viisi-kahdeksan vuotta.

Kuitenkin, vaikka on monia asioita, jotka tekevät pumppaamasta lämpöenergian varastoinnista sopivan uusiutuvan energian laajamittaiseen varastointiin, sillä on kuitenkin epäkohtansa. Suurimpana haittana on sen suhteellisen vaatimaton tehokkuus - mikä tarkoittaa sitä, kuinka paljon sähköä palautetaan purkamisen aikana verrattuna siihen, kuinka paljon sähköä ladattiin. Suurimmalla osalla pumpattuja lämpöenergian varastointijärjestelmiä pyritään 50-70% hyötysuhde, Verrattuna 80 - 90% litium-ioni-paristoille or 70-85% pumpattavaan vesivarastoon.

Mutta mikä väitetysti on tärkeintä, on kustannukset: mitä alhaisempi se on, sitä nopeammin yhteiskunta voi siirtyä kohti vähähiilistä tulevaisuutta. Lämpöpumpun lämpöpumppu on odotetaan olevan kilpailukykyinen muiden säilytystekniikoiden kanssa - vaikka tätä ei tiedetä varmasti ennen kuin tekniikka kypsyy ja se on täysin kaupallistettu. Kun se seisoo, useat organisaatioiden on jo työskentely, reaalimaailman prototyypit. Mitä nopeammin testaamme ja aloitamme pumpatun lämpöenergian varastoinnin, sitä nopeammin voimme käyttää sitä auttamaan siirtymistä vähähiiliseen energiajärjestelmään.Conversation

Author

Antoine Koen, tohtorikoulutettava hakija lämpöpolttoaineiden varastoinnissa, University of Cambridge ja Pau Farres Antunez, tutkijatohtori energian varastoinnista, University of Cambridge

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvaketwitter kuvakeyoutube kuvakeinstagram-kuvakepintrest-kuvakerss-kuvake

 Hanki uusimmat sähköpostitse

Viikkolehti Päivittäinen inspiraatio

UUSIMMAT VIDEOT

Suuri ilmastomuutto on alkanut
Suuri ilmastomuutto on alkanut
by Super User
Ilmastokriisi pakottaa tuhannet ympäri maailmaa pakenemaan, kun heidän kodeistaan ​​tulee yhä asumattomampia.
Viimeinen jääkausi kertoo meille, miksi meidän on pidettävä huolta 2 ℃ lämpötilan muutoksesta
Viimeinen jääkausi kertoo meille, miksi meidän on pidettävä huolta 2 ℃ lämpötilan muutoksesta
by Alan N Williams, et ai
Hallitustenvälisen ilmastomuutospaneelin (IPCC) viimeisimmässä raportissa todetaan, että ilman merkittävää vähennystä…
Maa on pysynyt asuttavana miljardeja vuosia - kuinka paljon onnekkaita saimme?
Maa on pysynyt asuttavana miljardeja vuosia - kuinka paljon onnekkaita saimme?
by Toby Tyrrell
Evoluutio kesti 3 tai 4 miljardia vuotta Homo sapiensin tuottamiseksi. Jos ilmasto olisi täysin epäonnistunut vain kerran siinä…
Kuinka 12,000 XNUMX vuoden takaisen sään kartoittaminen voi auttaa ennustamaan tulevaa ilmastonmuutosta
Kuinka 12,000 XNUMX vuoden takaisen sään kartoittaminen voi auttaa ennustamaan tulevaa ilmastonmuutosta
by Brice Rea
Viimeisen jääkauden loppua, noin 12,000 XNUMX vuotta sitten, leimasi viimeinen kylmävaihe nimeltä Nuoremmat Dryat.
Kaspianmeren on tarkoitus pudota vähintään 9 metriä tällä vuosisadalla
Kaspianmeren on tarkoitus pudota vähintään 9 metriä tällä vuosisadalla
by Frank Wesselingh ja Matteo Lattuada
Kuvittele, että olet rannikolla ja katsot merelle. Edessäsi on 100 metriä karuista hiekkaa, joka näyttää…
Venus oli jälleen kerran maankaltainen, mutta ilmastonmuutos teki siitä asumaton
Venus oli jälleen kerran maankaltainen, mutta ilmastonmuutos teki siitä asumaton
by Richard Ernst
Voimme oppia paljon ilmastonmuutoksesta sisarplaneettamme Venukselta. Venuksen pintalämpötila on tällä hetkellä…
Viisi epäuskoa ilmastoon: Kaatumiskurssi ilmaston väärinkäytöksissä
Viisi ilmastonmuutosta: Kaatumiskurssi ilmaston väärinkäytöksissä
by John Cook
Tämä video on kaatumiskurssi väärässä ilmastotiedossa, jossa esitetään yhteenveto tärkeimmistä argumenteista, joita on käytetty epäilemään todellisuutta…
Arktinen alue ei ole ollut näin lämmin 3 miljoonan vuoden ajan, mikä merkitsee suuria muutoksia planeetalle
Arktinen alue ei ole ollut näin lämmin 3 miljoonan vuoden ajan, mikä merkitsee suuria muutoksia planeetalle
by Julie Brigham-Grette ja Steve Petsch
Pohjoisen Jäämeren merijää peittyy joka vuosi matalaan pisteeseen syyskuun puolivälissä. Tänä vuonna se on vain 1.44…

UUSIMMAT ARTIKKELIT

vihreä energia2 3
Neljä vihreää vetymahdollisuutta Keskilännelle
by Christian Tae
Ilmastokriisin estämiseksi Keskilännen, kuten muun maan, on vähennettävä taloutensa täysin hiilidioksidipäästöistä…
ug83qrfw
Suuri este kysyntään on poistettava
by John Moore, Maan päällä
Jos liittovaltion sääntelyviranomaiset tekevät oikein, sähköasiakkaat Keskilännen alueella voivat pian ansaita rahaa…
ilmastoon istutettavat puut2
Istuta nämä puut parantaaksesi kaupunkielämää
by Mike Williams-Rice
Uusi tutkimus vahvistaa elävät tammet ja amerikkalaiset sycamorit mestareiksi 17 "superpuun" joukossa, jotka auttavat tekemään kaupungeista…
pohjoisen meren pohja
Miksi meidän on ymmärrettävä merenpohjan geologiaa valjastaaksemme tuulet
by Natasha Barlow, kvaternaarisen ympäristönmuutoksen apulaisprofessori, Leedsin yliopisto
Kaikille maille, joilla on helppo pääsy matalalle ja tuuliselle Pohjanmerelle, merituuli on avainasemassa tapaamisessa…
3 metsäpalooppituntia metsäkaupungeille, kun Dixie Fire tuhoaa historiallisen Greenvillen, Kaliforniassa
3 metsäpalooppituntia metsäkaupungeille, kun Dixie Fire tuhoaa historiallisen Greenvillen, Kaliforniassa
by Bart Johnson, maisema -arkkitehtuurin professori, Oregonin yliopisto
Kuumassa, kuivassa vuoristometsässä palava metsäpalo pyyhkäisi kultakuumeen kaupungin Greenvillessa Kaliforniassa 4. elokuuta…
Kiina voi saavuttaa energia- ja ilmastotavoitteet, jotka rajoittavat hiilivoimaa
Kiina voi saavuttaa energia- ja ilmastotavoitteet, jotka rajoittavat hiilivoimaa
by Alvin Lin
Johtajan ilmastohuippukokouksessa huhtikuussa Xi Jinping lupasi, että Kiina "valvoo tiukasti hiilivoimaloita ...
Sinistä vettä kuolleen valkoisen ruohon ympäröimänä
Kartta seuraa 30 vuoden äärimmäistä lumen sulamista Yhdysvalloissa
by Mikayla Mace-Arizona
Uusi kartta äärimmäisistä lumen sulamistapahtumista viimeisten 30 vuoden aikana selventää nopeaa sulamista edistäviä prosesseja.
Lentokone pudottaa punaisen palonestoaineen metsäpaloon, kun tien varrella pysäköidyt palomiehet katsovat oranssiin taivaaseen
Malli ennustaa 10 vuoden metsäpalojen puhkeamista ja sitten asteittaista laskua
by Hannah Hickey-U. Washington
Katse maastopalojen pitkän aikavälin tulevaisuuteen ennustaa aluksi noin vuosikymmenen pituisen metsäpalojen toiminnan,…

 Hanki uusimmat sähköpostitse

Viikkolehti Päivittäinen inspiraatio

Uudet asenteet - uudet mahdollisuudet

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Sisäiset julkaisut. Kaikki oikeudet pidätetään.