Hvordan varme kan bruges til at opbevare vedvarende energi

Hvordan varme kan bruges til at opbevare vedvarende energi Hvordan kan vi lagre energi fra intermitterende vedvarende energikilder? Benny (jeg er tom) / Flickr, CC BY

Den virkning, fossile brændstoffer har på klima nødsituation driver et internationalt skub for at bruge energikilder med lavt kulstofindhold. I øjeblikket er vind- og solenergi de bedste muligheder for at producere kulstoffattigt energi i stor skala. Men trods forbedringer i de sidste par år til begge deres ydeevne og koste, forbliver et betydeligt problem: vinden blæser ikke altid, og solen skinner ikke altid. Et strømnettet, der er afhængig af disse svingende kilder, kæmper for konstant at matche udbud og efterspørgsel, og så vedvarende energi undertiden går til spilde fordi det ikke produceres, når det er nødvendigt.

En af hovedløsningerne til dette problem er i stor skala elopbevaringsteknologier. Disse fungerer ved at akkumulere elektricitet, når forsyningen overstiger efterspørgslen, og derefter frigøres den, når det modsatte sker. Et problem med denne metode er imidlertid, at det involverer enorme mængder elektricitet.

Eksisterende lagringsteknologier som batterier ville ikke være godt til denne form for proces på grund af deres høje omkostninger pr. enhed energi. I øjeblikket, end 99% af storskala elopbevaring håndteres af pumpede hydrodamme, der flytter vand mellem to reservoirer gennem en pumpe eller turbin for at opbevare eller producere strøm. Der er dog grænser for, hvor meget mere pumpet vand der kan bygges på grund af dets geografiske krav.

En lovende opbevaringsmulighed er lagret med termisk elektricitet. Denne relativt nye teknologi har eksisteret for omkring ti år, og testes i øjeblikket i pilotanlæg.

Hvordan varme kan bruges til at opbevare vedvarende energi Konvertering af elektricitet til varme sker i det centrale kredsløb, derefter lagret i varme og kolde tanke. Pau Farres Antunez, Forfatter leveret

Pumpet termisk elektricielagring fungerer ved at omdanne elektricitet til varme ved hjælp af en storstilet varmepumpe. Denne varme lagres derefter i et varmt materiale, såsom vand eller grus, inde i en isoleret tank. Efter behov vendes varmen derefter tilbage til elektricitet ved hjælp af en varme motor. Disse energikonverteringer udføres med termodynamiske cyklusser, de samme fysiske principper, der bruges til at køre køleskabe, bilmotorer eller termiske kraftværker.

Kendt teknologi

Opbevaring af pumpet termisk elektricitet har mange fordele. Konverteringsprocesserne er for det meste afhængige af konventionel teknologi og komponenter (som f.eks varmevekslere, kompressorer, turbiner, og elektriske generatorer), der allerede er vidt brugt i kraft- og forarbejdningsindustrien. Dette vil forkorte den tid, der kræves til at designe og bygge opbevaret pumpet termisk elektricitet, selv i stor skala.

Lagringstankene kan fyldes med rigelige og billige materialer såsom grus, smeltede salte eller vand. Og, i modsætning til batterier, disse materialer udgør ingen trussel for miljøet. Store smeltede saltanke er blevet brugt med succes i mange år i koncentrerede solenergianlæg, som er en vedvarende energiteknologi, der har set hurtig vækst i løbet af det sidste årti. Koncentreret solenergi og pumpet termisk elopbevaring deler mange ligheder, men mens koncentrerede solenergianlæg producerer energi ved at opbevare sollys som varme (og derefter konvertere det til elektricitet), opbevarer pumpede termiske eloplagringsanlæg elektricitet, der kan komme fra enhver kilde - sol, vind eller endda kerneenergi.

Hvordan varme kan bruges til at opbevare vedvarende energi Et koncentreret solenergianlæg. Nationalt laboratorium for vedvarende energi, CC BY-NC-ND

Let at implementere og kompakte

Opvarmningsanlæg med pumpet termisk elektricitet kan installeres overalt uanset geografi. De kan også let skaleres op for at imødekomme nettets lagerbehov. Andre former for lagring af bulkenergi er begrænset af, hvor de kan installeres. For eksempel kræver pumpet hydroopbevaring bjerge og dale, hvor der kan bygges betydelige vandmagasiner. Opbevaring af trykluft er afhængig af store underjordiske huler.

Pumpet termisk elopbevaring har en højere energitæthed end pumpede hydrodammer (det kan lagre mere energi i et givet volumen). For eksempel, ti gange mere elektricitet kan udvindes fra 1 kg vand opbevaret ved 100 ° C sammenlignet med 1 kg vand oplagret i en højde af 500 meter i et pumpet hydroanlæg. Dette betyder, at der kræves mindre plads til en given mængde lagret energi, så anlæggets miljøaftryk er mindre.

Hvordan varme kan bruges til at opbevare vedvarende energi Smeltede saltanke til opbevaring af termisk energi i et koncentrat solkraftværk. Abengoa

Langt liv

Komponenterne i pumpet termisk elopbevaring varer typisk i årtier. Batterier på den anden side nedbrydes over tid og skal udskiftes hvert par år - de fleste elbilbatterier er typisk kun garanteret for omkring fem til otte år.

Selvom der er mange ting, der gør opbevaring af pumpet termisk elektricitet velegnet til storlagring af vedvarende energi, har det imidlertid sine ulemper. Den største ulempe er muligvis dens relativt beskedne effektivitet - hvilket betyder, hvor meget elektricitet der returneres under afladning, sammenlignet med hvor meget, der blev lagt i under opladning. De fleste pumpede termiske elopbevaringssystemer sigter mod 50-70% effektivitet, sammenlignet med 80-90% til lithium-ion-batterier or 70-85% til pumpet hydroopbevaring.

Men hvad der antagelig betyder mest, er omkostninger: jo lavere det er, jo hurtigere kan samfundet bevæge sig mod en fremtid med lavt kulstofindhold. Pumpet termisk elopbevaring er forventes at være konkurrencedygtig med andre lagringsteknologier - dog er dette ikke kendt med sikkerhed, før teknologien modnes og er fuldt kommercialiseret. Som det står, flere organisationer har allerede arbejder, prototyper i den virkelige verden. Jo før vi tester og begynder at implementere opbevaret pumpet termisk elektricitet, jo før kan vi bruge det til at hjælpe overgangen til et energifattigt energisystem.The Conversation

Om forfatteren

Antoine Koen, ph.d.-kandidat i pumpet termisk energilagring, University of Cambridge og Pau Farres Antunez, postdoktor i energilagring, University of Cambridge

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook ikontwitter-ikonyoutube-ikoninstagram ikonpintrest ikonrss ikon

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

SENESTE VIDEOER

Den store klimamigration er begyndt
Den store klimamigration er begyndt
by Super Bruger
Klimakrisen tvinger tusinder over hele verden til at flygte, da deres hjem bliver stadig mere ubeboelige.
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
Den sidste istid fortæller os, hvorfor vi er nødt til at pleje en 2 ℃ temperaturændring
by Alan N Williams et al
Den seneste rapport fra det mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) siger, at uden et væsentligt fald ...
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
Jorden har været beboelig i milliarder af år - Præcis hvor heldig fik vi?
by Toby Tyrrell
Det tog udvikling 3 eller 4 milliarder år at producere Homo sapiens. Hvis klimaet havde svigtet helt en gang i det ...
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
Hvordan kortlægning af vejret for 12,000 år siden kan hjælpe med at forudsige fremtidige klimaændringer
by Brice Rea
Slutningen af ​​den sidste istid, omkring 12,000 år siden, var præget af en sidste kold fase kaldet de Yngre Dryas ...
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
Det Kaspiske Hav forventes at falde med 9 meter eller mere i dette århundrede
by Frank Wesselingh og Matteo Lattuada
Forestil dig, at du er ved kysten og ser ud til havet. Foran dig ligger 100 meter golde sand, der ligner en…
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
Venus var endnu en gang jordlignende, men klimaændringer gjorde det ubeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lære meget om klimaforandringer fra Venus, vores søsterplanet. Venus har i øjeblikket en overfladetemperatur på ...
Fem klimatroer: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
De fem klimatro: Et nedbrudskurs i forkert information om klimaet
by John Cook
Denne video er et nedbrudskurs i misinformation om klimaet, der opsummerer de vigtigste argumenter, der bruges til at rejse tvivl om virkeligheden ...
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
Arktis har ikke været så varm i 3 millioner år, og det betyder store ændringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i det arktiske hav til et lavt punkt i midten af ​​september. I år måler den kun 1.44 ...

SENESTE ARTIKLER

grøn energi2 3
Fire grønne brintmuligheder for Midtvesten
by Christian Tae
For at afværge en klimakrise bliver Midtvesten ligesom resten af ​​landet nødt til at dekarbonisere sin økonomi fuldt ud ved at...
ug83qrfw
Større barriere for efterspørgselsrespons skal ophøre
by John Moore, On Earth
Hvis føderale tilsynsmyndigheder gør det rigtige, kan elkunder i hele Midtvesten snart være i stand til at tjene penge, mens...
træer at plante til klima2
Plant disse træer for at forbedre bylivet
by Mike Williams-Rice
En ny undersøgelse fastslår levende egetræer og amerikanske plataner som mestre blandt 17 "supertræer", der vil hjælpe med at gøre byer...
nordhavets havbund
Hvorfor vi skal forstå havbundens geologi for at udnytte vindene
by Natasha Barlow, lektor i kvartær miljøændring, University of Leeds
For ethvert land, der er velsignet med nem adgang til det lavvandede og blæsende Nordsø, vil havvind være nøglen til at møde net...
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
3 lektioner i skovbrande for skovbyer, da Dixie Fire ødelægger historiske Greenville, Californien
by Bart Johnson, professor i landskabsarkitektur, University of Oregon
En løbeild, der brænder i varme, tørre bjergskove, fejede gennem Gold Rush -byen Greenville, Californien, den 4. august…
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
Kina kan opfylde energi- og klimamål, der begrænser kulkraften
by Alvin Lin
På Leader's Climate Summit i april lovede Xi Jinping, at Kina "strengt vil kontrollere kulkraft ...
Blåt vand omgivet af dødt hvidt græs
Kort sporer 30 års ekstrem snesmeltning i hele USA
by Mikayla Mace-Arizona
Et nyt kort over ekstreme snesmeltingshændelser i løbet af de sidste 30 år tydeliggør de processer, der driver hurtig smeltning.
Et fly taber rød brandhæmmende til en skovbrand, da brandmænd parkeret langs en vej ser op i den orange himmel
Modellen forudsiger 10-års udbrud af brande, derefter gradvis tilbagegang
by Hannah Hickey-U. Washington
Et kig på den langsigtede fremtid for naturbrande forudsiger en indledende cirka ti år lang eksplosion af naturbrandaktiviteter, ...

 Få det nyeste via e-mail

Ugeblad Daglig inspiration

Nye holdninger - nye muligheder

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Marked
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf-publikationer. Alle rettigheder forbeholdes.