Skladování solární energie ve vodě | Hoax nebo realita

Ukládání solární energie do vody bylo jedním z diskutovaných témat při hledání skladování solární energie. takže skladování solární energie ve vodě je podvod nebo realita. V tomto čtení na to odpovíme.

Solární energie uspokojuje některé z našich energetických potřeb, ale není nevyhnutelně vyloučena potřeba dalších zdrojů elektřiny. A v některých případech to může vést ke snížení účinnosti sítě tím, že přispívá k nejistotě a využívá špičkové obchody, které jsou obecně těžšími znečišťovateli.

Špičkové obchody jsou hlavním výsledkem pro sledování nákladu na mřížce. Jedná se o nižší, vzácnější zdroje elektřiny, které běží pouze mnoho hodin denně, aby vyrovnaly rozdíl mezi nákladem základní energie a večerními špičkami.

Dalším zajímavým výsledkem tohoto problému je tzv. poptávkový provoz, který ovlivňuje poptávku po elektřině, aby se snížily nebo posunuly špičky a více odpovídaly výrobní kapacitě.

Ale svatým grálem v dodávkách elektřiny v síti je jednoduše nechat úhly poptávky a výroby být takové, jaké budou, ukládat energii, když výroba převyšuje poptávku, a využívat tuto uloženou energii během špiček poptávky.

Existuje široká škála fascinujících nápadů pro ukládání velkého množství energie, od roztaveného tamponu po natlakování vzduchu ve starých dolech, ale většina současných skladů v mřížkovém měřítku počítá s gravitační eventualitou, která využívá nadbytečnou energii ke zvednutí komodity, také použít tu věc k vyvolání elektřiny, když padá zpět dolů, v podstatě zacházet se zemskou vážností jako s pružinou.

A obrovská vyspělost současného skladu v měřítku sítě to dělá pomocí vody, ve schématu zvaném Pumped Hydroelectric Storage System, což je způsob ukládání solární energie ve vodě.

Technologie přečerpávacích vodních elektráren je způsob skladování sluneční energie ve vodě. Jedná se o starodávnou a dobře zavedenou metodu, která se však příliš nepoužívá. I když mohou být cenově dostupné a dobré udržitelné řešení pro skladování energie a vody ve velkém a ročním měřítku.

Přečerpávací vodní akumulace je technologie mechanického skladování energie založená na dopravě vody. V tomto procesu je voda čerpána do kopce pomocí elektrické energie do nádrže, když je poptávka po elektrické energii nízká.

Později, když je poptávka po elektrické energii vysoká, se voda nechá téci zpět dolů a používá se k roztočení turbíny k výrobě elektřiny. Přestože potřeba přečerpávacích vodních elektráren vzrostla kvůli jejich využití při skladování obnovitelné energie, jako je solární a větrná energie, je to technologie, která existuje již od počátku 1900. století.

Sluneční energii lze skladovat prostřednictvím systému přečerpávacích vodních elektráren jako způsob skladování sluneční energie ve vodě, včetně jiné obnovitelné energie, jako je větrná energie ve vodě, která porušuje mezeru, když slunce nesvítí nebo nefouká vítr.

Solární energie je zdroj energie, který je přerušovaný a proměnlivý, takže je nutné, aby existovala alternativa pro skladování, aby bylo zajištěno, že poptávka po energii bude kdykoli uspokojena.

K dispozici jsou krátkodobé skladování energie pro solární energii, jako jsou baterie, které řeší problémy s přerušováním, ale dlouhodobé skladování energie, jako je technologie skladování přečerpávací vodní energie, lze použít pro sezónní výkyvy ve výrobě elektřiny, jako je letní a zimní období.

Plynný vodík lze použít jako dlouhodobé úložiště energie, ale ve srovnání s technologií skladování přečerpávací vodní energie není plynný vodík ještě ekonomicky konkurenceschopný.

Systém přečerpávacích vodních elektráren zachycuje a ukládá vodu na dvou místech se strmým poklesem mezi nimi. Voda může být čerpána do kopce, aby se znovu a znovu cvičila pro výrobu energie. Samozřejmě, že to čerpání samo o sobě spotřebovává elektřinu, tam přichází sluneční energie.

Když svítí slunce a lidé nevyužívají důležitou energii, je k dispozici redundantní solární energie k čerpání vody zpět do skladiště a jindy, když slunce nevytváří dostatek energie, aby pokrylo poptávku, systém přečerpávacích hydroelektráren se přepne do akce a vyrovnává prostor.

Celý systém funguje společně jako obří obnovitelná baterie zajišťující skladu důvěryhodnost a nepružnost, kterou solární energie sama o sobě nabídnout nemůže.

V technologii přečerpávacích vodních elektráren, kdy se přebytečná energie generovaná solární energií používá k čerpání vody do kopce, vzniká obrovské množství potenciální energie.

Ve většině případů to funguje tak, že dva rozpočty jsou tvrdé, ale oddělené velkým rozdílem ve výšce. V noci, když jsou ceny elektřiny nízké, používáte tuto levnou energii a čerpadla k naplnění horní síly.

Přesto má přečerpávací vodní nádrž určité přirozené požadavky na vhodný výkon. Obsahují; vhodné krajiny a nádrže, kterými mohou být jezera (přirozená nebo umělá stavbou přehrad).

Přečerpávací vodní akumulace také vyžaduje zdlouhavá regulační povolení a implementační lhůty, které mohou být velmi zdlouhavé a nezapomínejte na velký počáteční kapitál.

Kromě pomoci člověku vyrovnat se s energetickou arbitráží není technologie přečerpávacích vodních elektráren schopna optimálně integrovat různé obnovitelné zdroje energie, a proto k tomu patří doba finanční návratnosti.

To je jeden z důvodů, proč se technologie přečerpávacích vodních elektráren dnes masivně nepoužívá. Technologie přečerpávacích vodních elektráren také lze nalézt pouze v určitých oblastech, protože zahrnuje vysoké počáteční náklady s některými přísnými a významnými překážkami.

Obsah

Má smysl používat technologii přečerpávání vodních elektráren pro skladování solární energie ve vodě?

Přesto zní myšlenka skladování sluneční energie ve vodě matoucí a téměř neřešitelná, pokud jste jako většina lidí. Kdo kdy slyšel o přečerpávací vodní úložišti pro solární energii?

Přesto je „zásobárna energie“ nejnovějším výrazem v oblasti obnovitelných zdrojů energie a mění se tak rychle, než s ním kdokoli kromě těch, kdo jej navrhují, dokáže držet krok.

"Ale proč bych si měl dávat pozor na sklad?" ptáš se. Skvělá otázka! Na konci dne jde o to, jak důležité peníze chcete mít v peněžence. Naše schopnost efektivněji ukládat energii přímo ovlivní cenu, kterou platíte za elektřinu.

Během poslední dekády se výroba obnovitelné energie – zejména solární a větrná – tak rozšířila, že je cenově dostupná a skutečně cenově konkurenceschopná s konvenčními energiemi, jako je ropa, uhlí a plyn. Přesto obnovitelné zdroje nejsou dokonalým krytem pro fosilní energie, alespoň z logistického hlediska.

Přestože solární technologie neustále zdokonaluje naši schopnost využívat energii, kterou získáváme ze slunce, jedním z největších problémů, se kterými se stále potýkáme, je to, jak pokračovat ve využívání solární energie, když už slunce nesvítí.

Většina z nás žije v oblastech světa, které vyžadují osvětlení našich domovů před a po pracovním dni. Pokud máte to štěstí, že žijete téměř 18 hodin na slunci, budete pravděpodobně stále potřebovat energii na provoz myčky nádobí nebo lednice i po západu slunce.

Přesto jsou v průměru sluneční paprsky nejsilnější odpoledne. Stručně řečeno, existuje nesoulad v harmonogramech mezi průměrným Američanem a energií, kterou slunce vyzařuje směrem k nám pozemšťanům.

Vyrábíme energii, kterou nemáme k dispozici. Zde přichází na řadu skladování. Potřebujeme vyrobit styly, které udrží tuto solární energii, abychom ji mohli využívat i poté, co slunce přestane svítit.

Existuje více způsobů, jak ukládat solární energii, kromě použití baterií, z nichž jeden může být vhodný k tomu, abychom se dostali přes tyto večerní hodiny s vysokou poptávkou. Přečerpávací vodní zásobník je dobře vyzkoušená, vyspělá technologie schopná uvolnit velké a trvalé množství energie prostřednictvím čerpání vody.

Proces vyžaduje dva zásobníky vody, jeden v nízké nadmořské výšce a druhý v pokročilé nadmořské výšce. Po připojení se levná elektřina (jako solární) používá k čerpání vody zdola nahoru.

Když je požadována energie, nahromaděná voda se uvolňuje přes turbíny a vyrábí elektrickou energii. Když poptávka po energii klesne, pokročilá síla se pomalu doplňuje pro nadcházející kolo energetické expedice.

Stylový aspekt přečerpávací vodní elektrárny jako systému skladování energie spočívá v tom, že je poměrně cenově dostupný a má dlouhou životnost. Má skutečně vysokou účinnost zpáteční cesty, což znamená, že se při výrobě elektřiny plýtvá jen malým množstvím energie.

Většina je navržena tak, aby uchovala 6-20 hodin energie, přičemž množství energie závisí na velikosti systému.

Ukládání solární energie ve vodě pomocí přečerpávacích vodních zásobníků versus ukládání solární energie do baterií, co je lepší?

I když existují i další možnosti pro skladování obnovitelné energie, jako jsou setrvačníky, stlačený vzduch, skladování kryogenní energie, přítokové baterie a vodík, zaměřme se na srovnání velkokapacitního úložiště lithium-iontových baterií (používá se k napájení celého města, nikoli použití v jedné domácnosti) oproti přečerpávací vodní nádrži.

Toto je v dnešní době na trhu úložišť žhavý obsah, protože tito dva mají pocit, že to dělají jako nejlepší poskytovatelé úložišť pro veřejné i soukromé podniky.

V poslední době bylo hodně ve zprávách o nových masivních bateriových skladech postavených v místech, jako je jižní Kalifornie. Co je na nich zvláštního?

No, na rozdíl od Tesla Powerwall, což je možnost úložiště baterií pro provoz v jedné domácnosti, Altagas LTD, Tesla a AES Corp vytvořily tři největší instalace úložiště baterií na světě.

Celkový výkon těchto velkokapacitních bateriových skladů se rovná 15 ze všech bateriových úložišť instalovaných po celém světě v roce 2016. To je velká novinka, protože baterie se dříve objevovaly pouze v malém počtu síťových systémů.

Tyto skladové instalace prokázaly, že bateriová úložiště ve velkém měřítku mohou snadno vstoupit do ringu s jinými těžkými instalacemi energetických skladů. Není ale jisté, zda dokážou vyzyvatelům hodit pořádnou ránu.

Porovnání nákladů na skladování solární energie ve vodě pomocí skladování přečerpávací vodní energie a skladování solární energie v bateriích

V mnoha ohledech je srovnání velkého vodního úložiště s velkými lithium-iontovými bateriemi jako srovnání jablka s okurkou, spíše než jablka s pomerančem.

Oba se nacházejí v sekci výnos, ale jen stěží je lze zařadit do stejné skupiny potravin. Oba ukládají energii a dávají ji zpět do sítě, ale jejich síly jsou skutečně odlišné.

Pojďme se podívat na jeden z nejdůležitějších faktorů nákladů na výstavbu a provoz těchto zařízení. Ještě před deseti lety by mezi těmito dvěma neexistovala žádná konkurence kvůli historicky vysoké ceně baterií.

Přesto velkovýroba baterií srazila cenu na méně než polovinu toho, co byla v roce 2013, což z nich dělá mnohem schůdnější variantu pro velké provozy.

Na rozsáhlé solární konferenci v dubnu 2017 vedoucí společnosti Arena Energy řekl, že rozsáhlé instalace baterií zlevnily natolik, že náklady na 100 MW energetické kapacity se 100 MWh (jedna hodina skladování) by byly přibližně stejné mezi velkokapacitním bateriovým úložištěm a vodním vodním úložištěm.

Přesto, pokud toto číslo skutečně mírně vzroste, na 100 MW s 200 MWh akumulace energie, vodní energie okamžitě předstihne bateriové úložiště.

Když toto číslo vezmete na 500 MWh, je konec hry pro baterie. Jak jsem již zmínil, největší předností přečerpávacího vodního skladu je jeho chov v měřítku. Jakmile je veškeré vybavení pro přečerpávací vodní energii na místě, je poměrně levné získat z ní další elektřinu (jen potřebujete více vody).

U baterií však platí, že čím více elektřiny chcete skladovat, tím více baterií potřebujete, takže ceny rostou hlavně s tím, jak se systém zvětšuje.

Představte si přečerpávací vodní elektrárnu jako velký nekomerční obchod, vždy vhodný nabídnout mnohem nižší ceny než výměnné originální obchody.

Hromadne nakupují a hromadně prodávají, takže jejich ceny je opravdu těžké překonat. Tímto způsobem přečerpávací vodní zásobníky vítězí jako výběr poskytovatele energie v době špičkové poptávky.

Budoucnost skladování solární energie ve vodě pomocí systému přečerpávání vodní energie

Vzhledem k tomu, že poptávka po energii z obnovitelných zdrojů neustále roste a vyvíjí se, ekonomické a efektivní styly skladů, jako je přečerpávací vodní akumulace, učiní solární energii nejen čistším krytem fosilních energií, ale také spolehlivějším.

Vzhledem k tomu, že náklady na baterie stále klesají, budoucnost je pro spotřebitele a tvůrce obnovitelné energie jasná. Pro ty, kteří mluví o investicích do solárních panelů, celkově lepší úložný systém, jako je tento, stabilizuje trh a investuje do bezpečnějšího.

Výhody skladování solární energie ve vodě pomocí přečerpávacích hydroelektrických akumulačních systémů

Během dne, kdy ceny energie, se voda v horní síle používá k roztočení turbín a indukci vodní energie. Je to obří vodní baterie a ukládání energie tímto způsobem má spoustu výhod, kromě toho, že jen odbourává vrcholky náročného větru.

Skladování solární energie ve vodě pomocí přečerpávacího hydroelektrického skladovacího systému je vzácné v případě potřeby, protože poskytuje rychlý přístup k energii, když mohou být jiné zdroje mimo provoz.
Ukládání solární energie do vody pomocí systémů přečerpávacích vodních elektráren je velkým přínosem, protože tyto systémy mohou poskytnout mnoho výhod na malých, sektářských energetických sítích (jako na ostrůvcích), kde nemáte tak důležitou diverzifikaci výrobního portfolia. .

Hlavní výzvy spojené s ukládáním solární energie ve vodě pomocí přečerpávacích hydroelektrických akumulačních systémů

1. Energetická viskozita

Termín používaný k popisu toho, jak důležitá energie se může vejít do jednotkového objemu, a to není nejlepší bod instalace přečerpávacího skladu. Čím menší spád nad turbínami, tím větší je generovací kapacita pro daný objem vody.

Stačí snadno vidět rozdíl v energetické viskozitě mezi baterií a uloženou vodou. Abyste dosáhli stejné viskozity jako typická lithium-iontová baterie, museli byste mít vodu uloženou ve výšce zhruba, což by pro elektromobil nebylo dostupné.

To je jedna z hlavních nevýhod instalací přečerpávacích skladů, která spočívá v tom, že mají skutečně specifický typ bodu, kde můžete detekovat dva bazény blízko sebe a zároveň je oddělit co možná nejdůležitější kolmou vzdáleností.

A skutečně také kvůli nízké energetické viskozitě jsou to často obrovské rozpočty, které jsou hlavními stavebními systémy ve srovnání s komoditami, jako je baterie, kterou lze vyrobit v závodě.

2. Účinnost

Efektivita je poměr mezi tím, jak důležitou energii vložíte v porovnání s tím, jak důležitou energii můžete získat. Teď to všechno dostaneš. To je alternativní zákon termodynamiky. Ale doufáte, že z toho dostanete maximum, jinak jste postavili skutečně velkou a skutečně vzácnou baterii, která nefunguje.

Skutečně, vezmeme-li v úvahu všechny implicitní ztráty energie od vypařování nebo úniku vody až po rozdělení a turbulence v rámci ministerstva, četné instalace přečerpávacích skladů dosahují hranice 70 nebo pokročilých.

To samozřejmě znamená, že jsou čistými spotřebiteli energie, protože nemůžete získat zpět všechnu energii použitou k čerpání vody nahoru, ale pokud jsou náklady na spotřebovanou energii nižší než cena, kterou mohou z této energie získat ( nevýhodná hrana) během špičky poptávky mohou stále dosahovat zisku.

Nejčastější dotazy

Kolik energie můžete uložit do vody?

Představme si 1 cm³voda. Můžeme zvýšit jeho energii zvýšením jeho výšky. Nárůst energie můžeme vypočítat pomocí rovnice pro gravitační potenciální energii, což je jednoduše hmotnost objektu vynásobená gravitačním zrychlením vynásobená jeho výškou.

Zde definujeme výšku jako rozdíl ve výšce mezi naším výchozím bodem a koncovým bodem hmotnosti jednoho kubického metru vody je 1000 kg, takže s každým ziskem 1 m přidáme 9810 joulů energie. Převedeme na watthodiny jako jeho nejběžněji používanou jednotku. Takže 9810 joulů = 2.7 až 5 watthodin.

To by dokázalo rozzářit 100wattovou žárovku za pouhých 98.1 sekundy, ale tuto energii nedokážeme dokonale přeměnit. Technologie uchovávání solární energie ve vodě má asi 80% účinnost, takže by to bylo blíže k 78.5 sekundám a pokud zvedneme hlavu horní nádrže na 286 m, jako je kopec Turlock v Irsku, ten 1 cm³Voda by mohla pohánět stejnou žárovku 22,452 6.2 sekund nebo asi XNUMX hodiny.

Jaký druh energie lze uložit ve vodě?

Všechny formy elektrické energie mohou být uloženy ve vodě, od sluneční energie po energii z fosilních paliv.

Doporučení

Providence Amaechi

Srdcem nadšený ochránce životního prostředí. Hlavní autor obsahu ve společnosti EnvironmentGo.
Snažím se osvětu veřejnosti o životním prostředí a jeho problémech.
Vždy šlo o přírodu, kterou bychom měli chránit a ne ničit.