Paineilman ja lämpöenergian hybridi-varastointi kaivosen jälkeisessä infrastruktuurissa

Puolan tutkijat ovat kehittäneet paineilman energian varastointitekniikkaa käyttämällä hylättyihin miina -akseleihin upotettujen lämpöenergian varastointijärjestelmien (TES) avulla. Järjestelmä toimii ilman ulkoista lämmönlähdettä ja käyttää ilmakompressoria, paineilmavarastointia, jossa on sisäänrakennettu lämpöenergian varastointijärjestelmä, ja ilmapaketti.

Puolan Sleesian teknillisen yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt paineilmaenergian varastointitekniikkaa (CAES), joka käyttää hylättyihin kaivoksiin rakennettuihin lämpöenergian varastointijärjestelmiin (TES), jotta paineilmasäiliöt ovat tehokkaasti uudelleen. "Varastointikonseptimme tavoitteena on käyttää ja suojata maanalainen infrastruktuuri kaivostoiminnan jälkeen, mikä on usein korjaamatta vaurioitunut kaivoksen sulkemisen jälkeen", kertoi tutkimuksen kirjoittaja PV -lehden kirjeenvaihtaja Lukasz Bartela.

Ryhmä uskoo, että kaivosalueilla on potentiaalia tarjota edullisia energiainfrastruktuureja. "Kaivokset sijaitsevat usein lähellä voimalaitoksia ja/tai jakeluasemia", tutkijat sanoivat. "Tämä mahdollistaa olemassa olevan ruudukkoyhteysinfrastruktuurin käytön. Lisäksi läheisyys erittäin kehittyneisiin teollisuusalueisiin vähentää voimansiirtohäviöitä. Lämpövoimalaitoksille ei tarvitse rakentaa maanpäällisiä varastosäiliöitä, mikä säästää rajoitettua käytettävissä olevaa tilaa."

Järjestelmä toimii ilman ulkoista lämmönlähdettä ja käyttää ilmakompressoria, paineilmavarastointia, jossa on sisäänrakennettu lämpöenergian varastointi ja ilmapaketti. Järjestelmäelementit voivat olla yksivaiheisia tai kaksivaiheisia.

Järjestelmän ehdotetussa kokoonpanossa TPP-säiliö on sisäänrakennettu ja kytketty keskittymään. Tämä auttaa vähentämään lämpöhäviöitä, vaikka lämpö poistuu säilytysmateriaalista ja kulkee akselin säiliön ilman läpi. TPP -järjestelmä mukautuu kaivoksen geometriaan vähentäen lämmönsiirtokenttää, jolla on positiivinen vaikutus lämmön varastointiprosessin energiatehokkuuteen.

"Suurin etu TES-järjestelmän asettamisessa painosäiliön tilavuuteen on mahdollisuus käyttää ohuen seinäistä kuorirakennetta, jossa on materiaali lämpöenergian varastointiin", Bartela selitti. "Tämä voi vähentää merkittävästi CHP -järjestelmän kustannuksia."

Säiliön jakamiseksi osiin käytetään terässylintereitä, joilla on rei'itetty pohja, mikä tekee siitä helpon asentaa ja tarkastaa määräajoin lämmönpoistomateriaalin kerroksen. "Osastojen välinen viestintä on mahdollista tikkaiden avulla, jotka ovat myös osa TES: n pystysuuntaista paikannusjärjestelmää", tutkijat huomauttivat.

Latausvaiheen aikana sähköä käytetään kompressorin ohjaamiseen. Hybridi Underground Systems toimittaa kuumaa paineilmaa säiliöön sisääntuloputken läpi sisäänrakennetuilla sulkuventtiileillä. Ilma kulkee sitten TES -järjestelmän läpi, lämmittäen varastoidun materiaalin.

Puristusvaiheen aikana ilma kulkee TES -järjestelmän läpi poistaen lämpöä kertyneestä materiaalista. Kuuma ilma tulee sitten laajennukseen, joka ajaa generaattoria sähkön tuottamiseksi. "On edullista täyttää TES -laite riittävällä määrällä sopivaa lämpövarastointimateriaalia lämpöä, mikä on tärkeää varastoidun ilman suurelle jäähdytykselle", ryhmä korosti. "Rajoittamalla ilman lämpötilaa varastossa, joka on kosketuksessa maanalaisen säiliön kuoren kanssa, lämpöhäviö vähenee, mikä lisää CAES -järjestelmän energian varastointehokkuutta."

He laskivat paineilman varastointikapasiteetin 60 000 kuutiometriä ja enimmäispaine 5 megapascals (MPA). Tämän perusteella he laskivat, että laitoksen energian varastointikapasiteetti on 140 MWh, ja edestakainen matka on noin 70 prosenttia ja varastosäiliö, jonka energiatehokkuus on 95 prosenttia.

He selittävät myös, että erityistapauksissa ilmanpaine voidaan ylläpitää jopa 8 MPa: n tasolla kaivoksen erityispiirteistä riippuen. "Tässä tapauksessa järjestelmän energiakapasiteetti voi ylittää 200 MWh", Bartela korostaa. "Taloudellisesta näkökulmasta olisi hyödyllistä käyttää tavallisia kiviä TES -järjestelmässä, kuten graniitissa tai basaltissa. Vaihtoehtoisten synteettisten materiaalien tutkimusta on kuitenkin parhaillaan suoritettavissa Silesian teknillisessä yliopistossa."

Ryhmä esitteli energian varastoinnin käsitteen äskettäin Energy Storage -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa, jossa arvioitiin adiabaattisen sadonkorjuun jälkeisen paineilman energian varastointijärjestelmän energiapotentiaalia, joka perustuu uuteen lämpöenergian varastointijärjestelmään. "Tällä hetkellä pyrimme vain optimoimaan lämmön varastosäiliön suunnittelun, joka voi vähentää CHP -moduulien kustannuksia", Bartela päättää.

Ryhmän mukaan Puolassa on 139 aktiivista hiilikaivosta ja 34 aktiivista kuparia ja kalliosuolahaivosta. Tällä hetkellä on suunnitelmia käytöstä 39, joista noin puolet käytetään veden pumppaamiseen. Syvimmän kaivoksen syvyys on yli 1300 metriä.

Tämä sisältö on tekijänoikeuksien alainen, eikä sitä saa käyttää uudelleen. Jos haluat tehdä yhteistyötä kanssamme ja käyttää osaa sisältöämme uudelleen, ota yhteyttä editors@pv-magazine.com.

Haluaisin auttaa tässä projektissa ja pääteknologioissa asuinkaupungissa.

Lähettämällä tämän lomakkeen hyväksyt PV -lehden tietojen käytön kommenttien julkaisemiseen.

Henkilötietosi julkistetaan tai jaetaan muuten kolmansien osapuolten kanssa roskapostin suodattamista varten tai tarvittaessa verkkosivuston ylläpitoon. Muita siirtoja kolmansille osapuolille ei tehdä, ellei laissa vaadita sovellettavia tietosuojalakeja tai PV -lehteä.

Voit peruuttaa tämän suostumuksen milloin tahansa tulevaisuudessa, jolloin henkilötietosi poistetaan välittömästi. Muutoin tietosi poistetaan, jos PV -loki on käsitellyt pyyntösi tai tietojen tallennustarkoitus on saavutettu.

Tämän verkkosivuston evästeasetukset on asetettu "sallimaan evästeet" antaa sinulle parhaan selauskokemuksen. Jos jatkat tämän verkkosivuston käyttöä muuttamatta evästeasetuksiasi tai napsauta alla olevaa "Hyväksy", hyväksyt tämän.