Πιλοτικό TES μεγαλύτερης κλίμακας σχεδιάζεται για το 2025 - Τα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με 4 ανταγωνιστικές τεχνολογίες (energypost.eu)
Το ηλεκτρικό μας μέλλον χρειάζεται αποθήκευση μακράς διάρκειας και χαμηλού κόστους για δίκτυα.
Ανά kWh η αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια είναι περίπου $60. Η αποθήκευση ενέργειας πεπιεσμένου αέρα (CAES) κοστίζει από $150 έως $300 και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου κοστίζουν περίπου $300 (και αποθηκεύουν ενέργεια μόνο από μία έως τέσσερις ώρες).
Ο Wayne Hicks στο NREL περιγράφει την έρευνα για την αποθήκευση θερμικής ενέργειας (TES) χρησιμοποιώντας στερεά σωματίδια όπως η άμμος που είναι άφθονη σε όλο τον κόσμο.
Με διάρκεια που διαρκεί εκατοντάδες ώρες, τα πειράματα και η επακόλουθη μοντελοποίηση αποκαλύπτουν ότι η αποθήκευση άμμου θα κοστίζει από 4 έως 10 δολάρια ανά kWh.
Μια συσκευή εμπορικής κλίμακας θα πρέπει να διατηρεί περισσότερο από το 95% της θερμότητάς της για τουλάχιστον 5 ημέρες.
Μια άλλη τεχνολογία TES, που χρησιμοποιεί λιωμένα άλατα, δείχνει ήδη πολλά υποσχόμενη, αλλά παγώνει περίπου στους 220°C και αρχίζει να αποσυντίθεται στους 600°C.
Η υπεροχή της άμμου
Η άμμος που χρησιμοποιήθηκε από τους ερευνητές δεν χρειάζεται να διατηρείται για να μην «παγώσει» και μπορεί να διατηρήσει πολύ περισσότερη θερμότητα, στην περιοχή των 1.100°C.
Ένα πιλοτικό TES άμμου μεγαλύτερης κλίμακας σχεδιάζεται για το 2025.
Μόλις αποδειχθεί η μηχανική, η περαιτέρω κλίμακα θα πρέπει να είναι πολύ απλή.
Αυτή η ικανότητα (θερμότητα άμμου) αναμένεται να διαδραματίσει ζωτικό ρόλο στο μέλλον, καθώς η τεχνολογία που περιλαμβάνει θερμαινόμενη άμμο γίνεται μέρος της απάντησης στις ανάγκες αποθήκευσης ενέργειας.
Οι μπαταρίες είναι πιθανώς αυτό που σκέφτονται οι περισσότεροι από την άποψη της αποθήκευσης ενέργειας για μελλοντική χρήση, αλλά υπάρχουν και άλλες τεχνολογίες.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια με αντλία αποθήκευσης είναι μια κοινή μέθοδος.
Μια άλλη προσέγγιση βασίζεται σε αυτό που είναι γνωστό ως αποθήκευση θερμικής ενέργειας ή TES, το οποίο χρησιμοποιεί λιωμένο αλάτι ή ακόμη και υπερθερμασμένους βράχους.
Το TES δείχνει υπόσχεση ως εναλλακτική λύση χαμηλού κόστους στις υπάρχουσες τεχνολογίες αποθήκευσης και η αποθήκευση ενέργειας σε στερεά σωματίδια όπως η άμμος παρέχει μια έτοιμη απάντηση, χωρίς γεωλογικούς περιορισμούς.
«Η άμμος είναι εύκολη στην πρόσβαση. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Είναι σταθερό, αρκετά σταθερό, σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. Έχει επίσης χαμηλό κόστος», δήλωσε ο Zhiwen Ma, μηχανολόγος μηχανικός στον Όμιλο Συστημάτων Θερμικής Ενέργειας στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (NREL).
Η ανάγκη για μακροχρόνια αποθήκευση
Η πατενταρισμένη τεχνολογία που αναπτύχθηκε και πρωτοτυπώθηκε στο NREL αποκαλύπτει ότι οι θερμαντήρες που τροφοδοτούνται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως ο άνεμος και ο ήλιος, μπορούν να αυξήσουν τη θερμοκρασία των σωματιδίων της άμμου στην επιθυμητή θερμοκρασία.
Η άμμος στη συνέχεια αποτίθεται σε ένα σιλό για αποθήκευση και χρήση αργότερα, είτε για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είτε για θερμότητα επεξεργασίας σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Ένα πρωτότυπο εργαστηριακής κλίμακας επικύρωσε την τεχνολογία και επέτρεψε στους ερευνητές να δημιουργήσουν ένα μοντέλο υπολογιστή που δείχνει ότι μια συσκευή εμπορικής κλίμακας θα διατηρούσε περισσότερο από το 95% της θερμότητάς της για τουλάχιστον 5 ημέρες.
«Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν στριμώξει πραγματικά την αγορά με αποθήκευση 2 έως 4 ωρών, αλλά αν θέλουμε να επιτύχουμε τους στόχους μας για τη μείωση του άνθρακα, θα χρειαστούμε συσκευές αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης διάρκειας», είπε ο Jeffrey Gifford (μεταδιδακτορικός ερευνητής στο NREL).
Χαμηλό κόστος: Από $4 έως $10 ανά kWh
Το TES έχει επίσης ένα άλλο βασικό πλεονέκτημα. Αυτό είναι το κόστος.
Η Ma υπολόγισε ότι η άμμος είναι η φθηνότερη επιλογή για αποθήκευση ενέργειας σε σύγκριση με 4 ανταγωνιστικές τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένης της αποθήκευσης ενέργειας πεπιεσμένου αέρα (CAES), της αντλούμενης υδροηλεκτρικής ενέργειας και δύο τύπων μπαταριών.
Το κόστος ανά κιλοβατώρα για το CAES κυμαίνεται από $150 έως $300, ενώ για την αντλούμενη υδροηλεκτρική ενέργεια είναι περίπου $60.
Μια μπαταρία ιόντων λιθίου θα κόστιζε 300 δολάρια την κιλοβατώρα και θα είχε χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας μόνο από μία έως τέσσερις ώρες.
Με διάρκεια που διαρκεί εκατοντάδες ώρες, η άμμος ως μέσο αποθήκευσης θα κοστίζει από 4 έως 10 δολάρια την κιλοβατώρα.
Από το 2025 αποθήκευση ενέργειας για 10 έως 100 ώρες
Το 2025 αναμένεται να λειτουργήσει ένα σύστημα αποθήκευσης ηλεκτρικής θερμικής ενέργειας (ETES) στο Flatirons Campus του NREL έξω από το Boulder του Κολοράντο, το οποίο θα έχει σχεδιαστεί για αποθήκευση ενέργειας για 10 έως 100 ώρες.
Πρόκειται για έργο επίδειξης που χρηματοδοτείται από το DOE με σκοπό να δείξει τις εμπορικές δυνατότητες της άμμου για το TES.
Το αυτόνομο σύστημα είναι απαλλαγμένο από οποιουσδήποτε περιορισμούς τοποθέτησης που περιορίζουν τα σημεία εγκατάστασης CAES ή αντλίας υδροηλεκτρικής ενέργειας αποθήκευσης.
Καλύτερη η άμμος από τα λιωμένα άλατα
Τα λιωμένα άλατα χρησιμοποιούνται ήδη για την προσωρινή αποθήκευση ενέργειας, αλλά παγώνουν περίπου στους 220 βαθμούς Κελσίου (428 βαθμούς Φαρενάιτ) και αρχίζουν να αποσυντίθενται στους 600 C.
Η άμμος που σκοπεύει να χρησιμοποιήσει ο Ma (μηχανολόγος μηχανικός) δε χρειάζεται να φυλάσσεται από το «πάγωμα» και μπορεί να διατηρήσει πολύ περισσότερη θερμότητα, στην περιοχή των 1.100 C (2.012 F) που μπορεί να αποθηκεύσει θερμότητα για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή να αντικαταστήσει την καύση ορυκτών καυσίμων για βιομηχανική θερμότητα.
Ευκολία κλιμάκωσης
Η επέκταση της ποσότητας ενέργειας που μπορεί να αποθηκευτεί στην άμμο είναι τόσο απλή όσο η προσθήκη περισσότερης άμμου, σύμφωνα με τον Craig Turchi (Διευθυντής της Ομάδας Έρευνας Θερμικής Ενέργειας Επιστήμης και Τεχνολογιών στο NREL).
«Χρειαζόμαστε αποθήκευση που κυμαίνεται από λεπτά έως μήνες. Οι μπαταρίες λειτούργησαν πολύ καλά στο διάστημα λεπτών έως ωρών όσον αφορά τον τρόπο κλιμάκωσης.
Αλλά στην περίοδο μεταξύ πολλών ωρών και δύο εβδομάδων, δεν υπάρχει καλή εφαρμογή αυτή τη στιγμή. Το υδρογόνο και οι μπαταρίες κοστίζουν πολύ ακριβά για αυτό.
Αν θέλετε απλώς να έχετε περισσότερη διάρκεια για την ισχύ σας, είναι πολύ, πολύ φθηνότερο να προσθέσετε περισσότερη άμμο από την εναλλακτική, που είναι να συνεχίσετε να προσθέτετε μπαταρίες» είπε ο Turchi.
www.worldenergynews.gr
