Hur värme kan användas för att lagra förnybar energi

Hur värme kan användas för att lagra förnybar energi Hur kan vi lagra energi från intermittenta förnybara energikällor? Benny (jag är tom) / Flickr, CC BY

Effekten som fossila bränslen har på klimatolycka driver en internationell drivkraft för att använda energikällor med låga koldioxidutsläpp. Just nu är vind- och solenergi de bästa alternativen för att producera koldioxidsnål energi i stor skala. Men trots förbättringar de senaste åren till båda deras prestanda och kosta, kvarstår ett betydande problem: vinden blåser inte alltid, och solen lyser inte alltid. Ett kraftnät som förlitar sig på dessa fluktuerande källor kämpar för att ständigt matcha utbud och efterfråganoch så förnybar energi ibland går till spillo eftersom den inte produceras vid behov.

En av de viktigaste lösningarna på detta problem är storskalig ellagringsteknologier. Dessa fungerar genom att samla el när tillgången överstiger efterfrågan och släpper den sedan när det motsatta händer. En fråga med denna metod är emellertid att den involverar enorma mängder el.

Befintliga lagringsteknologier som batterier skulle inte vara bra för den här typen av process på grund av deras hög kostnad per enhet energi. För närvarande, över 99% av storskalig ellagring hanteras av pumpade hydrodammar, som förflyttar vatten mellan två reservoarer genom en pump eller turbin för att lagra eller producera kraft. Det finns dock gränser för hur mycket mer pumpad vatten som kan byggas på grund av dess geografiska krav.

Ett lovande lagringsalternativ är pumpad termisk ellagring. Denna relativt nya teknik har funnits för ungefär tio år, och testas för närvarande i pilotanläggningar.

Hur värme kan användas för att lagra förnybar energi Omvandlingen av elektricitet till värme sker i den centrala kretsen och lagras sedan i varma och kalla tankar. Pau Farres Antunez, författaren förutsatt

Pumpad termisk ellagring fungerar genom att förvandla el till värme med en storskalig värmepump. Denna värme lagras sedan i ett varmt material, såsom vatten eller grus, inuti en isolerad tank. Vid behov omvandlas värmen sedan till el med hjälp av en värme motor. Dessa energiomvandlingar görs med termodynamiska cykler, samma fysiska principer som används för att köra kylskåp, bilmotorer eller värmekraftverk.

Känd teknik

Pumpad termisk ellagring har många fördelar. Konverteringsprocesserna förlitar sig mestadels på konventionell teknologi och komponenter (t.ex. värmeväxlare, kompressorer, turbineroch elektriska generatorer) som redan används i stor utsträckning inom kraft- och processindustrin. Detta kommer att förkorta den tid som krävs för att konstruera och bygga pump för termisk el, även i stor skala.

Lagringstankarna kan fyllas med rikliga och billiga material såsom grus, smälta salter eller vatten. Och, till skillnad från batterier, dessa material utgör inget hot mot miljön. Stora smälta saltbehållare har framgångsrikt använts under många år i koncentrerade solkraftverk, som är en teknik för förnybar energi som har sett snabb tillväxt under det senaste decenniet. Koncentrerad solkraft och lagrad pumpad termisk el delar många likheter, men medan koncentrerade solkraftverk producerar energi genom att lagra solljus som värme (och sedan konvertera det till elektricitet), lagrar pumpade värmelagringsanläggningar el som kan komma från alla källor - sol, vind eller till och med kärnenergi, bland andra.

Hur värme kan användas för att lagra förnybar energi Ett koncentrerat solkraftverk. Nationellt laboratorium för förnybar energi, CC BY-NC-ND

Lätt att distribuera och kompakt

Pumpade värmelagringsanläggningar kan installeras var som helst, oavsett geografi. De kan också lätt skalas upp för att tillgodose nätets lagringsbehov. Andra former av lagring av bulkenergi begränsas av var de kan installeras. Till exempel kräver pumpad hydrolagring berg och dalar där betydande vattenbehållare kan byggas. Lagring av tryckluft förlitar sig på stora underjordiska grottor.

Pumpad termisk ellagring har en högre energitäthet än pumpade hydrodammar (det kan lagra mer energi i en given volym). Till exempel, tio gånger mer el kan utvinnas från 1 kg vatten lagrat vid 100 ° C, jämfört med 1 kg vatten som lagras på en höjd av 500 meter i en pumpad vattenkraftverk. Detta innebär att mindre plats krävs för en viss mängd lagrad energi, så att anläggningens miljöavtryck är mindre.

Hur värme kan användas för att lagra förnybar energi Smälta saltbehållare för lagring av termisk energi i ett koncentrat solkraftverk. Abengoa

Långt liv

Komponenterna i pumpad termisk ellagring varar vanligtvis i decennier. Batterier, däremot, försämras med tiden och behöver bytas ut några få år - de flesta elbilbatterier är vanligtvis bara garanterade för ungefär fem till åtta år.

Men även om det finns många saker som gör att pumpen för termisk el är väl lämpad för storskalig lagring av förnybar energi, har den dock sina nackdelar. Den största nackdelen är kanske dess relativt blygsamma effektivitet - vilket betyder hur mycket el som returneras under urladdningen, jämfört med hur mycket som laddades in under laddning. De flesta pumpade värmeelagringssystem strävar efter 50-70% effektivitetJämfört med 80-90% för litiumjonbatterier or 70-85% för pumpad hydrolagring.

Men det som antagligen är viktigast är kostnaden: ju lägre den är, desto snabbare kan samhället gå mot en framtid med låg koldioxidutsläpp. Pumpad termisk ellagring är förväntas vara konkurrenskraftig med andra lagringsteknologier - även om detta inte kommer att vara känt förrän tekniken mognar och är helt kommersialiserad. Som det står, flera organisationer redan har arbetssätt, verkliga prototyper. Ju tidigare vi testar och börjar distribuera pumpad termisk ellagring, desto tidigare kan vi använda den för att hjälpa övergången till ett energisystem med låga kolhydrater.Avlyssningen

Om författaren

Antoine Koen, doktorand i pumpad termisk energilagring, University of Cambridge och Pau Farres Antunez, postdoktor i energilagring, University of Cambridge

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

SENASTE FILMER

Den stora klimatmigrationen har börjat
Den stora klimatmigrationen har börjat
by super~~POS=TRUNC
Klimatkrisen tvingar tusentals runt om i världen att fly eftersom deras hem blir alltmer obeboeliga.
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
by Alan N Williams, et al
I den senaste rapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) sägs att utan en väsentlig minskning ...
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
by Toby Tyrrell
Det tog evolution 3 eller 4 miljarder år att producera Homo sapiens. Om klimatet helt hade misslyckats bara en gång i det ...
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
by Brice Rea
Slutet av den sista istiden, för cirka 12,000 XNUMX år sedan, kännetecknades av en sista kall fas kallad Younger Dryas ...
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
by Frank Wesselingh och Matteo Lattuada
Tänk dig att du befinner dig vid kusten och tittar ut mot havet. Framför dig ligger 100 meter karg sand som ser ut som en ...
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lära oss mycket om klimatförändringar från Venus, vår systerplanet. Venus har för närvarande en yttemperatur på ...
Fem klimattroar: En kraschkurs i felaktig klimatinformation
De fem klimattroerna: en kraschkurs i felaktig klimatinformation
by John Cook
Den här videon är en kraschkurs i klimatinformation som sammanfattar de viktigaste argumenten som används för att tvivla på verkligheten ...
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
by Julie Brigham-Grette och Steve Petsch
Varje år krymper havsisskyddet i Arktiska havet till en låg punkt i mitten av september. I år mäter den bara 1.44 ...

SENASTE ARTIKLAR

grön energi2 3
Fyra gröna vätgasmöjligheter för Mellanvästern
by Christian Tae
För att avvärja en klimatkris kommer Mellanvästern, liksom resten av landet, att behöva göra koldioxidutsläpp till sin ekonomi helt genom att...
ug83qrfw
Stora hinder för att kräva svar måste upphöra
by John Moore, On Earth
Om federala tillsynsmyndigheter gör det rätta, kan elkunder i Mellanvästern snart kunna tjäna pengar medan...
träd att plantera för klimat2
Plantera dessa träd för att förbättra stadslivet
by Mike Williams-Rice
En ny studie fastställer levande ekar och amerikanska plataner som mästare bland 17 "superträd" som kommer att hjälpa till att göra städer ...
norra havets botten
Varför vi måste förstå havsbottengeologin för att utnyttja vindarna
by Natasha Barlow, docent i kvartär miljöförändring, University of Leeds
För alla länder som är välsignade med enkel tillgång till det grunda och blåsiga Nordsjön kommer havsvind att vara nyckeln till att möta nätet...
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
En löpeld som brinner i het, torr bergskog svepte genom Gold Rush -staden Greenville, Kalifornien, den 4 augusti, ...
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
by Alvin Lin
Vid Leader's Climate Summit i april lovade Xi Jinping att Kina kommer att "strikt kontrollera koleldad kraft ...
Blått vatten omgivet av dött vitt gräs
Kartan spårar 30 års extrem snösmältning i USA
by Mikayla Mace-Arizona
En ny karta över extrema snösmältningar under de senaste 30 åren förtydligar processerna som driver snabb smältning.
Ett plan tappar röd brandskyddsmedel till en skogsbrand när brandmän parkerade längs en väg ser upp mot den orange himlen
Modellen förutspår 10-åriga skogsbrand, sedan gradvis nedgång
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den långsiktiga framtiden för skogsbränder förutsäger en första ungefär decennier lång utbrott av skogsbrandaktivitet, ...

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.