Как тепло можно использовать для хранения возобновляемой энергии

Как тепло можно использовать для хранения возобновляемой энергии Как мы можем хранить энергию от периодически возобновляемых источников энергии? Бенни (я пустой) / Flickr, CC BY

Влияние ископаемого топлива на климатическая чрезвычайная ситуация ведет международный толчок к использованию низкоуглеродистых источников энергии. На данный момент лучшими вариантами для производства низкоуглеродистой энергии в больших масштабах являются энергия ветра и солнца. Но, несмотря на улучшения за последние несколько лет производительность и Стоимостьостается значительная проблема: ветер не всегда дует, а солнце не всегда светит. Энергосистема, которая опирается на эти колеблющиеся источники, изо всех сил пытается постоянно соответствовать спрос и предложениеи так возобновляемая энергия иногда тратится впустую потому что это не производится при необходимости.

Одним из основных решений этой проблемы является масштабное технологии хранения электроэнергии, Они работают, накапливая электричество, когда предложение превышает спрос, а затем высвобождая его, когда происходит обратное. Тем не менее, одна проблема с этим методом заключается в том, что он включает в себя огромное количество электричества.

Существующие технологии хранения, такие как батареи, не подходят для такого рода процессов из-за их высокая стоимость единицы энергии, В данный момент, за% 99 крупномасштабного хранения электроэнергии осуществляется накачанные гидро плотины, которые перемещают воду между двумя резервуарами через насос или турбину для накопления или выработки энергии. Тем не менее, существуют ограничения на то, сколько еще может быть закачано гидроэлектростанций из-за его географических требований.

Одним из перспективных вариантов хранения является накопление теплового электричества. Эта относительно новая технология была вокруг для около десяти лети в настоящее время проходит испытания на опытных установках.

Как тепло можно использовать для хранения возобновляемой энергии Преобразование электричества в тепло происходит в центральном контуре, а затем хранится в горячем и холодном резервуарах. Пау Фаррес Антунес, Автор условии

Насосное тепловое хранилище электроэнергии работает путем превращения электричества в тепло с помощью масштабного теплового насоса. Это тепло затем сохраняется в горячем материале, таком как вода или гравий, внутри изолированного резервуара. При необходимости тепло затем превращается обратно в электричество с помощью Тепловой двигатель, Эти преобразования энергии сделаны с термодинамические циклыТе же физические принципы, что и при эксплуатации холодильников, автомобильных двигателей или тепловых электростанций.

Известные технологии

Насосное тепловое хранилище электроэнергии имеет много преимуществ. Процессы преобразования в основном зависят от традиционных технологий и компонентов (таких как теплообменники, компрессоры, Турбиныи электрогенераторы), которые уже широко используются в энергетической и перерабатывающей промышленности. Это сократит время, необходимое для проектирования и строительства накопительного теплового хранилища электроэнергии, даже в больших масштабах.

Резервуары для хранения могут быть заполнены обильными и недорогими материалами, такими как гравий, расплавленные соли или вода. И, в отличие от батарейэти материалы не представляют угрозы для окружающей среды. Большие емкости с расплавленной солью успешно используются в течение многих лет на концентрированных солнечных электростанциях, что является технологией возобновляемой энергии, которая получила быстрый рост в течение последнего десятилетия. Концентрированная солнечная энергия и аккумулированное тепловое хранилище электроэнергии имеют много общего, но в то время как концентрированные солнечные электростанции вырабатывают энергию, накапливая солнечный свет в виде тепла (а затем преобразуя его в электричество), накачиваемые тепловые электростанции хранят электроэнергию, которая может поступать из любого источника - солнечной, ветер или даже ядерная энергия, среди других.

Как тепло можно использовать для хранения возобновляемой энергии Концентрированная солнечная электростанция. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, CC BY-NC-ND

Простота развертывания и компактность

Насосные тепловые электростанции могут быть установлены где угодно, независимо от географии. Их также можно легко масштабировать для удовлетворения потребностей системы хранения. Другие формы накопления энергии ограничены тем, где они могут быть установлены. Например, гидроаккумулирующее хранилище требует гор и долин, где можно построить значительные водохранилища. Хранение энергии сжатого воздуха опирается на большие подземные пещеры.

Насосное тепловое хранилище электричества имеет более высокая плотность энергии чем накачанные гидро плотины (он может хранить больше энергии в данном объеме). Например, десять раз больше электроэнергии можно извлечь из 1 кг воды, хранящейся при 100 ° C, по сравнению с 1 кг воды, хранящейся на высоте 500 метров в насосной гидроэлектростанции. Это означает, что для данного запасенного количества энергии требуется меньше места, поэтому воздействие на окружающую среду на заводе будет меньше.

Как тепло можно использовать для хранения возобновляемой энергии Емкости с расплавленной солью для хранения тепловой энергии в концентрате солнечной электростанции. Abengoa

Долгая жизнь

Компоненты откачиваемого теплового хранилища электроэнергии обычно служат десятилетиями. Аккумуляторы, с другой стороны, со временем разлагаются и требуют замены каждые несколько лет - большинство аккумуляторов для электромобилей обычно гарантируется только на около пяти до восьми лет.

Однако, несмотря на то, что есть много вещей, которые делают накопительное тепловое хранилище электроэнергии подходящим для крупномасштабного хранения возобновляемой энергии, оно имеет свои недостатки. Возможно, самым большим недостатком является его относительно скромная эффективность - то есть, сколько электричества возвращается во время разряда по сравнению с тем, сколько было введено во время зарядки. Большинство накачиваемых тепловых систем хранения электроэнергии нацелены на Эффективность 50-70%, по сравнению с 80-90% для литий-ионных аккумуляторов or 70-85% для гидроаккумулирования.

Но что, пожалуй, важнее всего, так это стоимость: чем она ниже, тем быстрее общество может двигаться к низкоуглеродному будущему. Насосное тепловое хранилище электроэнергии как ожидается, будет конкурентоспособным с другими технологиями хранения - хотя это не будет известно наверняка, пока технология не станет зрелой и не станет полностью коммерциализированной. Как оно есть, несколько организации уже есть рабочий, реальные прототипы, Чем раньше мы протестируем и начнем развертывать насосное тепловое хранилище электроэнергии, тем раньше мы сможем использовать его для перехода к низкоуглеродной энергетической системе.Беседа

Об авторе

Антуан Коэн, кандидат наук в области аккумулирования тепловой энергии накачки, Кембриджский университет и Пау Фаррес Антунес, доктор наук в области накопления энергии, Кембриджский университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Последние видео

Великая миграция климата началась
Великая миграция климата началась
by Супер Пользователь
Климатический кризис вынуждает тысячи людей по всему миру бежать, поскольку их дома становятся все более непригодными для жилья.
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
by Алан Н. Уильямс и др.
В последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится, что без существенного снижения…
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
by Тоби Тиррелл
Эволюции потребовалось 3-4 миллиарда лет, чтобы произвести Homo sapiens. Если бы климат хоть раз в этом ...
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
by Брайс Ри
Конец последнего ледникового периода, около 12,000 лет назад, характеризовался заключительной холодной фазой, называемой младшим дриасом.
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
by Франк Весселинг и Маттео Латтуада
Представьте, что вы находитесь на берегу и смотрите на море. Перед вами 100 метров бесплодного песка, который выглядит как…
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
by Ричард Эрнст
Мы можем многое узнать об изменении климата с Венеры, нашей сестринской планеты. В настоящее время температура поверхности Венеры составляет…
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
by Джон Кук
Это видео представляет собой ускоренный курс дезинформации о климате, в котором резюмируются ключевые аргументы, используемые для того, чтобы поставить под сомнение реальность ...
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
by Джули Бригам-Гретт и Стив Петч
Ежегодно в середине сентября морской ледяной покров в Северном Ледовитом океане сжимается до минимума. В этом году он составляет всего 1.44…

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

зеленая энергия2 3
Четыре возможности использования зеленого водорода для Среднего Запада
by Кристиан Тэ
Чтобы предотвратить климатический кризис, Среднему Западу, как и остальной части страны, необходимо будет полностью обезуглерожить свою экономику путем…
ug83qrfw
Основное препятствие для реагирования на спрос должно быть устранено
by Джон Мур, На Земле
Если федеральные регулирующие органы поступят правильно, потребители электроэнергии на Среднем Западе вскоре смогут зарабатывать деньги, в то время как…
деревья для посадки для климата2
Посадите эти деревья, чтобы улучшить жизнь в городе
by Майк Уильямс-Райс
Новое исследование утверждает, что живые дубы и американские платаны чемпионы среди 17 «супер-деревьев», которые помогут сделать города…
дно северного моря
Почему мы должны понимать геологию морского дна, чтобы справляться с ветрами
by Наташа Барлоу, доцент кафедры четвертичных экологических изменений, Университет Лидса
Для любой страны, имеющей легкий доступ к мелководному и ветреному Северному морю, морской ветер будет ключом к встрече с сетью ...
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
by Барт Джонсон, профессор ландшафтной архитектуры, Орегонский университет
Пожар, пылающий в жарком, сухом горном лесу, прокатился по городу Золотой лихорадки в Гринвилле, штат Калифорния, 4 августа…
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
by Элвин Лин
На апрельском саммите лидера по климату Си Цзиньпин пообещал, что Китай будет «строго контролировать угольную энергетику ...
Голубая вода в окружении мертвой белой травы
Карта отслеживает 30 лет сильного таяния снегов в США
by Микайла Мейс-Аризона
Новая карта экстремальных снеготаяний за последние 30 лет проясняет процессы, которые вызывают быстрое таяние.
Самолет сбрасывает красный огнезащитный состав на лесной пожар, когда пожарные, припаркованные вдоль дороги, смотрят в оранжевое небо.
Модель предсказывает 10-летнюю вспышку лесных пожаров, а затем постепенное снижение
by Ханна Хики-Ю. Вашингтон
Взгляд на долгосрочное будущее лесных пожаров предсказывает начальную примерно десятилетнюю вспышку лесных пожаров,…

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholistPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.