Hvordan varme kan brukes til å lagre fornybar energi

Hvordan varme kan brukes til å lagre fornybar energi Hvordan kan vi lagre energi fra intermitterende fornybare energikilder? Benny (jeg er tom) / Flickr, CC BY

Effekten som fossilt brensel har på klima krise driver et internasjonalt press for å bruke energikilder med lite karbon. For øyeblikket er de beste alternativene for å produsere lavkarbon-energi i stor skala vind- og solkraft. Men til tross for forbedringer de siste årene til begge sine ytelse og koste, gjenstår et betydelig problem: vinden blåser ikke alltid, og solen skinner ikke alltid. Et kraftnett som er avhengig av disse svingende kildene, sliter med å hele tiden samsvare tilbud og etterspørsel, og så fornybar energi noen ganger går til spill fordi den ikke er produsert når det trengs.

En av hovedløsningene på dette problemet er i stor skala teknologi for lagring av elektrisitet. Disse fungerer ved å samle strøm når forsyningen overstiger etterspørselen, og deretter frigjøre den når det motsatte skjer. Et problem med denne metoden er imidlertid at det innebærer enorme mengder strøm.

Eksisterende lagringsteknologi som batterier ville ikke være bra for denne typen prosesser, på grunn av deres høye kostnader per enhet energi. For tiden, i 99% av storstilt strømlagring blir håndtert av pumpede hydrodammer, som flytter vann mellom to reservoarer gjennom en pumpe eller turbin for å lagre eller produsere strøm. Det er imidlertid grenser for hvor mye mer pumpet vann som kan bygges på grunn av dets geografiske krav.

Et lovende lagringsalternativ er lagring av termisk elektrisitet. Denne relativt nye teknologien har eksistert for omtrent ti år, og testes for tiden i pilotanlegg.

Hvordan varme kan brukes til å lagre fornybar energi Konvertering av elektrisitet til varme skjer i sentralkretsen, deretter lagret i varme og kalde tanker. Pau Farres Antunez, Forfatter gitt

Pumpet termisk elektrisitetslagring fungerer ved å gjøre strøm til varme ved hjelp av en storstilt varmepumpe. Denne varmen lagres deretter i et varmt materiale, for eksempel vann eller grus, inne i en isolert tank. Ved behov blir varmen deretter omgjort til strøm ved å bruke en varmemotor. Disse energiomsetningene gjøres med termodynamiske sykluser, de samme fysiske prinsippene som ble brukt for å drive kjøleskap, bilmotorer eller termiske kraftverk.

Kjent teknologi

Pumpet termisk elektrisitetslagring har mange fordeler. Konverteringsprosessene er mest avhengig av konvensjonell teknologi og komponenter (som f.eks varmevekslere, kompressorer, turbiner, og elektriske generatorer) som allerede er mye brukt i kraft- og prosessindustrien. Dette vil forkorte tiden som kreves for å designe og bygge pumpet termisk strømlagring, selv i stor skala.

Lagringstankene kan fylles med rikelig og billig materiale som grus, smeltede salter eller vann. Og, i motsetning til batterier, disse materialene utgjør ingen trussel for miljøet. Store smeltede saltbeholdere har blitt brukt i mange år med suksess i konsentrerte solkraftverk, som er en fornybar energiteknologi som har sett hurtig vekst i løpet av det siste tiåret. Konsentrert solenergi og pumpet termisk elektrisitetslagring har mange likheter, men mens konsentrerte solkraftverk produserer energi ved å lagre sollys som varme (og deretter konvertere det til elektrisitet), lagrer pumpede termiske elektrisitetslagringsanlegg strøm som kan komme fra hvilken som helst kilde - sol, vind eller til og med kjernekraft.

Hvordan varme kan brukes til å lagre fornybar energi Et konsentrert solkraftverk. Nasjonalt laboratorium for fornybar energi, CC BY-NC-ND

Lett å distribuere og kompakt

Pumpede termiske elektrisitetslagringsanlegg kan installeres hvor som helst, uavhengig av geografi. De kan også enkelt skaleres opp for å dekke nettets lagringsbehov. Andre former for lagring av bulkenergi er begrenset av hvor de kan installeres. For eksempel krever pumpet vannlagring fjell og daler der det kan bygges betydelige vannmagasiner. Lagring av trykkluft er avhengig av store underjordiske huler.

Pumpet termisk strømlagring har en høyere energitetthet enn pumpede hydrodammer (den kan lagre mer energi i et gitt volum). For eksempel, ti ganger mer strøm kan utvinnes fra 1 kg vann lagret ved 100 ° C, sammenlignet med 1 kg vann lagret i en høyde av 500 meter i et pumpet vannkraftverk. Dette betyr at det kreves mindre plass for en gitt mengde lagret energi, så miljøets fotavtrykk er mindre.

Hvordan varme kan brukes til å lagre fornybar energi Smeltet salt tanker for lagring av termisk energi i et kraftfôr solkraftverk. Abengoa

Langt liv

Komponentene i pumpet termisk elektrisitetslagring varer vanligvis i flere tiår. Batterier på den annen side forringes over tid og må skiftes ut noen få år - de fleste elbilbatterier er vanligvis bare garantert for omtrent fem til åtte år.

Selv om det er mange ting som gjør at pumping med termisk elektrisitet er godt egnet for storlagring av fornybar energi, har den imidlertid ulempene. Den største ulempen er kanskje den relativt beskjedne effektiviteten - det betyr hvor mye strøm som blir returnert under utslipp, sammenlignet med hvor mye som ble lagt inn under lading. De fleste pumpede lagringssystemer for termisk elektrisitet sikter mot 50-70% effektivitet, sammenlignet med 80-90% for litium-ion-batterier or 70-85% for pumpet vannlagring.

Men det som uten tvil betyr mest, er kostnader: jo lavere den er, jo raskere kan samfunnet bevege seg mot en fremtid med lite karbon. Pumpet termisk elektrisitetslagring er forventes å være konkurransedyktig med andre lagringsteknologier - selv om dette ikke vil være kjent med sikkerhet til teknologien modnes og er fullt kommersialisert. Som det står, flere organisasjoner har allerede arbeid, virkelige prototyper. Jo tidligere vi tester og begynner å distribuere pumpet lagring av termisk elektrisitet, jo raskere kan vi bruke den til å hjelpe til overgang til et energisystem med lite karbon.Den Conversation

Om forfatteren

Antoine Koen, doktorgradskandidat i pumpet termisk energilagring, University of Cambridge og Pau Farres Antunez, postdoktor i energilagring, University of Cambridge

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

books_technology

følg InnerSelf på

facebook icontwitter ikonetyoutube-ikonetinstagram ikonpintrest-ikonetrss ikon

 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon
enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

SENESTE VIDEOER

Den store klimamigrasjonen har begynt
Den store klimamigrasjonen har begynt
by super~~POS=TRUNC
Klimakrisen tvinger tusenvis over hele verden til å flykte ettersom deres hjem blir stadig ubeboelig.
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
by Alan N Williams, et al
Den siste rapporten fra klimapanelet (IPCC) uttaler at uten vesentlig reduksjon ...
Jorden har vært beboelig i milliarder av år - nøyaktig hvor heldige vi fikk?
Jorden har vært beboelig i milliarder av år - nøyaktig hvor heldige vi fikk?
by Toby Tyrrell
Det tok evolusjon 3 eller 4 milliarder år å produsere Homo sapiens. Hvis klimaet hadde sviktet helt en gang i det ...
Hvordan kartlegging av været 12,000 XNUMX år siden kan bidra til å forutsi fremtidige klimaendringer
Hvordan kartlegging av været 12,000 XNUMX år siden kan bidra til å forutsi fremtidige klimaendringer
by Brice Rea
Slutten av den siste istiden, for rundt 12,000 år siden, var preget av en siste kald fase kalt Younger Dryas ...
Det kaspiske hav vil falle med 9 meter eller mer i løpet av dette århundret
Det kaspiske hav vil falle med 9 meter eller mer i løpet av dette århundret
by Frank Wesselingh og Matteo Lattuada
Tenk deg at du er på kysten og ser ut mot havet. Foran deg ligger 100 meter karrig sand som ser ut som en ...
Venus var nok en gang jordlignende, men klimaendringene gjorde det ubeboelig
Venus var nok en gang jordlignende, men klimaendringene gjorde det ubeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lære mye om klimaendringer fra Venus, vår søsterplanet. Venus har for øyeblikket en overflatetemperatur på ...
Fem klimatroer: Et kollisjonskurs i feil informasjon om klima
The Five Climate Disbeliefs: A Crash Course in Climate Desinformation
by John Cook
Denne videoen er et kollisjonskurs i misinformasjon om klimaet, og oppsummerer de viktigste argumentene som brukes til å tvile på virkeligheten ...
Arktis har ikke vært så varmt i 3 millioner år, og det betyr store endringer for planeten
Arktis har ikke vært så varmt i 3 millioner år, og det betyr store endringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i Polhavet til et lavt punkt i midten av september. I år måler den bare 1.44 ...

SISTE ARTIKLER

3 brannleksjoner for skogbyer da Dixie Fire ødelegger historiske Greenville, California
3 brannleksjoner for skogbyer da Dixie Fire ødelegger historiske Greenville, California
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
Et brann som brenner i varm, tørr fjellskog feide gjennom Gold Rush -byen Greenville, California, 4. august,…
Kina kan møte energi- og klimamål som begrenser kullkraften
Kina kan møte energi- og klimamål som begrenser kullkraften
by Alvin Lin
På Leader's Climate Summit i april lovet Xi Jinping at Kina strengt vil kontrollere kullkraft ...
Et fly slipper rød brannhemmende over på en skogbrann mens brannmenn parkert langs en vei ser opp i den oransje himmelen
Modellen spår 10-års brannskudd, deretter gradvis tilbakegang
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den langsiktige fremtiden for skogsbranner forutsier en innledende omtrent tiår lang brannaktivitet,…
Blått vann omgitt av dødt hvitt gress
Kart viser 30 års ekstrem snøsmelting i USA
by Mikayla Mace-Arizona
Et nytt kart over ekstreme snøsmeltingshendelser de siste 30 årene tydeliggjør prosessene som driver rask smelting.
Hvit havis i blått vann med solnedgangen reflektert i vannet
Jordens frosne områder krymper 33K kvadratkilometer i året
by Texas A & M University
Jordens kryosfære krymper med 33,000 87,000 kvadratkilometer (XNUMX XNUMX kvadratkilometer) per år.
En rekke mannlige og kvinnelige høyttalere ved mikrofoner
234 forskere leste 14,000 XNUMX+ forskningsartikler for å skrive den kommende IPCC -klimarapporten
by Stephanie Spera, assisterende professor i geografi og miljø, University of Richmond
Denne uken er hundrevis av forskere fra hele verden i ferd med å fullføre en rapport som vurderer tilstanden til den globale ...
En brun vev med en hvit mage lener seg på en stein og ser over skulderen
Når vanlige vessler gjør en forsvinnende handling
by Laura Oleniacz - NC-staten
Tre arter av vessler, en gang vanlige i Nord -Amerika, er sannsynligvis i tilbakegang, inkludert en art som regnes som ...
Flomrisiko vil stige ettersom klimavarmen intensiveres
by Tim Radford
En varmere verden vil bli en våtere. Stadig flere mennesker vil stå overfor en høyere flomrisiko når elver stiger og bygater ...

 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon

Nye holdninger - Nye muligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publikasjoner. Alle rettigheter reservert.