Siemens opracowuje m.in ekonomiczna technologia magazynowania ciepła co obiecuje zrewolucjonizować zarządzanie nadwyżkami energii ze źródeł odnawialnych. Ta nowa metoda, badana w północnych Niemczech, mogłaby stać się standardem na rzecz efektywności energetycznej na całym świecie. Proces jest prosty: nadmiar energii wiatru zamieniany jest na ciepło, które następnie jest magazynowane w izolowanym pojemniku. W okresach dużego zapotrzebowania turbina parowa przekształca to ciepło w energię elektryczną.
Ten model obiecuje, że tak będzie niezwykle ekonomiczny ze względu na niski koszt instalacji i eksploatacji. Siemens otrzymał wsparcie finansowe od rządu federalnego Niemiec, aby kontynuować rozwój w Hamburgu wraz z Hamburg Energie i Politechniką w Hamburgu (TUHH).
Operacja magazynowania ciepła
Technologia polega na systemie, w którym nadmiar energii ze źródeł odnawialnych, zwłaszcza wiatru, zamieniany jest na ciepło i magazynowane w kamieniach w wysokich temperaturach. System ten został zaprojektowany do pracy w godz ponad 600 stopni Celsjuszazapewniając efektywne zatrzymanie ciepła. Wentylator, działający na zasadzie opalarki, kieruje powietrze nad kamieniami w celu ich ogrzania. Aby odzyskać energię, zgromadzone ciepło wykorzystuje się do wytworzenia ciśnienia, które uruchamia turbinę parową, która przekształca energię cieplną z powrotem w energię elektryczną.
Siemens Koncentruje się także na optymalizacji efektywności załadunku i rozładunku magazynów. Sposób, w jaki izolacja otacza system, ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji efektywności energetycznej i minimalizacji strat ciepła. Oczekuje się, że w nadchodzących latach technologia ta znacznie się rozwinie.
System przechowywania ma aktualną pojemność do przechowywania do 36 megawatogodzin energii w objętości około 2,000 metrów sześciennych kamienia. Dzięki zastosowaniu kotła wytwarzana jest energia elektryczna o mocy do 1.5 megawata, która może działać do 24 godzin. Technologia ta ma potencjał osiągnięcia w przyszłości wydajności na poziomie 50%, przekraczając obecny wskaźnik efektywności wynoszący 25%.
Zastosowanie technologii FES
Technologia FES (Force Energy Storage) opracowana przez firmę Siemens będzie miała zastosowanie w większości rodzaje turbin wiatrowychco czyni go niezwykle elastycznym i opłacalnym. Pomimo dużego potencjału, jedyną zauważalną wadą systemu jest konieczność zapewnienia dużych przestrzeni fizycznych do umieszczenia kamiennych pojemników.
- Technologię można dostosować do każdego typu turbiny wiatrowej, dzięki czemu jest wszechstronna w przypadku różnych typów instalacji.
- Oczekuje się, że wraz ze wzrostem wydajności system będzie w stanie wytwarzać więcej energii po niższych kosztach.
Ten system magazynowania ciepła Stanowi to wielki krok w przejściu na energię odnawialną. Wraz z innymi innowacyjnymi technologiami, takimi jak koło GeoOrbital, które przekształca rowery w elektryczne, Siemens stanowi ważny kamień milowy na drodze do zrównoważonego rozwoju energetycznego.
Magazynowanie termiczne z piaskiem
Oprócz technologii magazynowania ciepła w kamieniach, ostatnio badano inne systemy, takie jak magazynowanie ciepła w piasku. Technika ta jest znacznie bardziej ekonomiczna i opłacalna w dłuższej perspektywie. Instytucje takie jak NREL (Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej) w Stanach Zjednoczonych badają możliwość wykorzystania piasku do zatrzymywania ciepła wytwarzanego przez energie odnawialne, takie jak wiatr czy słońce.
Piasek nagrzewa się wiatrem lub energią słoneczną, osiągając temperaturę do 1,000 stopni Celsjusza. Następnie jest magazynowany w silosach do późniejszego wykorzystania, gdy zapotrzebowanie na energię wzrośnie. Zaletą tego typu przechowywania jest możliwość jego konserwacji ponad 95% energii cieplnej przechowywane przez co najmniej pięć dni, oferując wydajne, długoterminowe rozwiązanie w zakresie zarządzania energią.
W porównaniu z innymi technologiami magazynowania energii, takimi jak akumulatory litowo-jonowe lub elektrownie szczytowo-pompowe, magazynowanie w piasku okazuje się znacznie tańsze, a szacunkowy koszt wynosi od 4 do 10 dolarów za kilowatogodzinę. Kontrastuje to z cenami od 150 do 300 dolarów za kWh w przypadku innych technologii, takich jak sprężone powietrze lub baterie litowe, co sprawia, że piasek jest tanim rozwiązaniem o dużej wydajności na przyszłość.
Projekty badawcze i magazynowanie gospodarcze
Różne inicjatywy europejskie mają również na celu opracowanie innowacyjnych rozwiązań w zakresie taniego magazynowania ciepła. Przykładem jest projekt Odsłonić, który bada użycie aluminium jako sposób magazynowania energii cieplnej przez miesiące, a nawet lata. System ten wykorzystywałby obfitość i niski koszt aluminium, które ma gęstość energetyczną do 15 MWh/mXNUMX. Postęp ten stanowi długoterminową i ekonomiczną alternatywę dla zarządzania nadwyżką energii elektrycznej wytwarzanej przez źródła odnawialne.
Kolejnym obiecującym badaniem jest termochemiczne przechowywanie z wykorzystaniem tlenków metali, takie jak to opracowane przez RedoxBlox. System ten pozwala na magazynowanie ciepła w temperaturach do 1,500 stopni Celsjusza, przy wykorzystaniu powszechnie dostępnych i tanich materiałów. Do ładowania systemu wykorzystywana jest energia odnawialna, która podnosi temperaturę materiału, co uwalnia tlen i magazynuje energię chemiczną. Kiedy zachodzi potrzeba odzyskania tej energii, system odwraca reakcję i wytwarza ciepło, które można wykorzystać w procesach przemysłowych lub do wytwarzania energii elektrycznej.
Zalety magazynowania termicznego w dekarbonizacji
Magazynowanie termiczne jest klucz do dekarbonizacji sektora energetycznego i innych procesów przemysłowych. W miarę odchodzenia świata od paliw kopalnych i poszukiwania bardziej zrównoważonych alternatyw, magazynowanie energii cieplnej pozycjonowane jest jako jedno z najbardziej dostępnych rozwiązań na poziomie ekonomicznym i logistycznym.
Magazynowanie tego typu ma zastosowanie nie tylko do wytwarzania energii elektrycznej, ale może być również wykorzystywane w takich sektorach jak m.in w przemyśle stalowym, cementowym, spożywczym i napojówktóre do swojej pracy wymagają dużej ilości ciepła. Sektory te, które trudno zdekarbonizować, znajdą w magazynowaniu termicznym skuteczne rozwiązanie umożliwiające elektryzację swojej produkcji bez emisji dwutlenku węgla.
To połączenie niskich kosztów, dużej pojemności magazynowania i długoterminowej rentowności sprawia, że magazynowanie termiczne jest wiodącym rozwiązaniem w globalnej transformacji energetycznej.