Saules enerģijas uzglabāšana ūdenī ir bijusi viena no apspriestajām tēmām saules enerģijas uzglabāšanas meklējumos. Tātad, vai saules enerģijas uzglabāšana ūdenī ir mānīšana vai realitāte. Šajā lasījumā mēs uz to atbildēsim.
Saules enerģija apmierina dažas no mūsu elektroenerģijas vajadzībām, taču tas neizbēgami neierobežo vajadzību pēc citiem elektroenerģijas avotiem. Un dažos gadījumos tas var padarīt tīklu mazāk efektīvu, veicinot nedrošību un liekot izmantot lielākos veikalus, kas parasti ir smagāki piesārņotāji.
Lielākie veikali ir galvenais rezultāts kravu sekošanai tīklā. Tie ir zemāki, vērtīgāki elektroenerģijas avoti, kas darbojas tikai daudzas stundas dienā, lai kompensētu starpību starp bāzes jaudas kravu un vakara maksimumu.
Vēl viens intriģējošs šīs problēmas rezultāts tiek saukts par pieprasījuma darbību, kas ietekmē pieprasījumu pēc elektroenerģijas, lai samazinātu vai novirzītu maksimumus un vairāk saskaņotu ražošanas jaudu.
Taču svētais grāls tīkla mēroga enerģijas piegādē ir vienkārši ļaut pieprasījumam un ražošanas leņķiem būt tādiem, kādi tie būs, uzglabājot enerģiju, kad ģenerācija pārsniedz pieprasījumu, un izmantojot šo uzkrāto enerģiju pieprasījuma maksimuma laikā.
Ir daudz dažādu aizraujošu ideju liela enerģijas daudzuma uzglabāšanai, sākot ar izkausētu tamponu un beidzot ar gaisa spiediena paaugstināšanu vecās raktuvēs, taču lielākā daļa no pašreizējās tīkla mēroga noliktavas aprēķina, pamatojoties uz gravitācijas iespējamību, proti, liekās enerģijas izmantošanu preču pacelšanai. Izmantojiet to arī, lai izraisītu elektrību, kad tā krīt atpakaļ, būtībā uzskatot zemes smagumu kā avotu.
Un pašreizējās tīkla mēroga noliktavas milzīgā brieduma dēļ tas tiek darīts, izmantojot ūdeni, shēmā ar nosaukumu Pumped Hydroelectric Storage System, kas ir metode saules enerģijas uzglabāšanai ūdenī.
Sūknējamā hidroenerģijas uzglabāšanas tehnoloģija ir veids, kā uzglabāt saules enerģiju ūdenī. Šī ir sena un vispāratzīta metode, bet nav plaši izmantota. Lai gan tie var būt par pieņemamu cenu un labs ilgtspējīgs risinājums enerģijas un ūdens uzglabāšanai lielā un ikgadējā mērogā.
Sūkņu hidroenerģijas uzkrāšana ir mehāniska enerģijas uzkrāšanas tehnoloģija, kuras pamatā ir ūdens transports. Šajā procesā ūdens tiek sūknēts kalnā, izmantojot elektrisko enerģiju, rezervuārā, kad pieprasījums pēc elektroenerģijas ir zems.
Vēlāk, kad pieprasījums pēc elektroenerģijas ir liels, ūdenim ļauj plūst atpakaļ lejup un tiek izmantots turbīnas griešanai, lai ražotu elektroenerģiju. Lai gan nepieciešamība pēc sūknējamās hidroelektrostacijas ir pieaugusi, jo tā tiek izmantota atjaunojamās enerģijas, piemēram, saules un vēja enerģijas, uzglabāšanai, tā ir tehnoloģija, kas pastāv kopš 1900. gadu sākuma.
Saules enerģiju var uzglabāt, izmantojot sūknējamo hidroelektrostaciju noliktavu sistēmu, lai uzglabātu saules enerģiju ūdenī, tostarp citu atjaunojamo enerģiju, piemēram, vēja enerģiju ūdenī, pārkāpjot plaisu, kad nespīd saule vai nepūš vējš.
Saules enerģija ir enerģijas avots, kas ir periodisks un mainīgs, tāpēc ir nepieciešama uzglabāšanas alternatīva, lai nodrošinātu enerģijas pieprasījuma apmierināšanu jebkurā laikā.
Ir pieejamas īstermiņa enerģijas uzglabāšanas saules enerģijai, piemēram, akumulatoriem, lai atrisinātu ar pārtraukumiem saistītas problēmas, bet ilgtermiņa enerģijas uzkrāšanas, piemēram, sūknētās hidroelektrostacijas, var izmantot sezonālām elektroenerģijas ražošanas izmaiņām, piemēram, vasaras un ziemas periodos.
Ūdeņraža gāzi var izmantot kā ilgtermiņa enerģijas uzglabāšanu, bet, salīdzinot ar sūkņu hidroenerģijas uzglabāšanas tehnoloģiju, ūdeņraža gāze vēl nav ekonomiski konkurētspējīga.
Sūknējamā hidroelektrostacijas noliktavas sistēma uztver un uzglabā ūdeni divās vietās ar strauju kritumu starp tām. Ūdeni var sūknēt kalnā, lai atkal un atkal izmantotu enerģijas ražošanu. Protams, ka sūknēšana pati par sevi patērē elektrību, tur nāk saules enerģija.
Kad spīd saule un cilvēki neizmanto svarīgu jaudu, ir pieejama lieka saules enerģija, lai iesūknētu ūdeni atpakaļ noliktavā, un citreiz, kad saule neražo pietiekami daudz enerģijas, lai apmierinātu pieprasījumu, sūknētās hidroelektrostacijas noliktavas sistēma ieslēdzas darbību un kompensē telpu.
Visa sistēma darbojas kopā kā milzīgs atjaunojams akumulators, kas nodrošina noliktavas uzticamību un neelastību, ko saules enerģija pati par sevi nevar nodrošināt.
Sūknētās hidroenerģijas uzglabāšanas tehnoloģijā, kad ūdens pārsūknēšanai kalnup tiek izmantota saules enerģijas pārpalikums, tiek radīts milzīgs potenciālās enerģijas daudzums.
Vairumā gadījumu tas darbojas, ja divi budžeti ir grūti, taču tos atdala liela augstuma atšķirība. Naktīs, kad elektrības cenas ir zemas, jūs izmantojat šo lēto jaudu un sūkņus, lai aizpildītu augšējo spēku.
Tomēr sūknējamai hidroelektrostacijai ir dažas dabiskas prasības atbilstošai veiktspējai. Tajos ietilpst; piemērotas ainavas un ūdenskrātuves, kas var būt ezeri (dabiski vai cilvēka radīti, veidojot aizsprostus).
Turklāt sūkņu hidroelektrostaciju uzglabāšanai ir vajadzīgas ilgstošas normatīvās atļaujas un ieviešanas laiks, kas var būt ļoti ilgs un neaizmirst par lielu sākuma kapitālu.
Sūknētās hidroakumulācijas tehnoloģija nespēj optimāli integrēt dažādus atjaunojamos energoresursus, kā vien palīdzēt cilvēkam tikt galā ar enerģētikas arbitrāžu, un tas liek finansiālajam atmaksāšanās periodam piederēt.
Tas ir viens no dažādajiem iemesliem, kāpēc sūknētās hidroelektrostacijas tehnoloģija mūsdienās netiek plaši izmantota. Turklāt sūkņu hidroenerģijas uzglabāšanas tehnoloģija ir pieejama tikai noteiktos apgabalos, jo tā ir saistīta ar augstām sākotnējām izmaksām ar dažiem stingriem un ievērojamiem šķēršļiem.
Saturs
Vai ir jēga izmantot sūknētās hidroelektrostacijas uzglabāšanas tehnoloģiju saules enerģijas uzglabāšanai ūdenī?
Tomēr ideja par saules enerģijas uzglabāšanu ūdenī izklausās mulsinoša un gandrīz neatrisināma, ja esat tāpat kā lielākā daļa cilvēku. Kurš kādreiz ir dzirdējis par sūknējamo hidroelektrostaciju saules baterijām?
Tomēr “enerģijas noliktava” ir atjaunojamo energoresursu nozares jaunākais izteiciens, un tas mainās straujāk nekā jebkurš cits, izņemot tās projektētājus.
"Bet kāpēc man vajadzētu pievērst uzmanību uzglabāšanai?" tu jautā. Lielisks jautājums! Galu galā tas ir par to, cik lielu naudu vēlaties paturēt savā makā. Mūsu spēja efektīvāk uzglabāt enerģiju tieši ietekmēs cenu, ko maksājat par savu elektroenerģiju.
Pēdējās desmitgades laikā atjaunojamās enerģijas ražošana, jo īpaši saules enerģija un vējš, ir kļuvusi tik plaša, ka tā ir pieejama un patiešām konkurētspējīga ar tradicionālajiem enerģijas veidiem, piemēram, naftu, oglēm un gāzi. Tomēr atjaunojamie enerģijas avoti nav ideāls segums fosilajai enerģijai, vismaz no loģistikas viedokļa.
Lai gan saules tehnoloģija strauji pilnveido mūsu spēju izmantot enerģiju, ko savācam no saules, viena no lielākajām problēmām, ar ko mēs joprojām saskaramies, ir saules enerģijas izmantošana, kad saule vairs nespīd.
Lielākā daļa no mums dzīvo vietās pasaulē, kur mums ir nepieciešams apgaismot savas mājas pirms un pēc mūsu darba dienas. Patiešām, ja jums ir paveicies dzīvot gandrīz 18 stundu saulē, jums, iespējams, joprojām būs nepieciešama enerģija, lai darbinātu trauku mazgājamo mašīnu vai ledusskapi pēc saules norietēšanas.
Tomēr vidēji saules stari spēcīgākie ir pēcpusdienā. Tātad, īsi sakot, pastāv nesakritība starp vidējo amerikāņu un enerģiju, ko saule izstaro pret mums, zemes iedzīvotājiem.
Mēs ražojam enerģiju, ko nevaram izmantot. Šeit tiek izmantota uzglabāšana. Mums ir jārada veidi, kas satur šo saules enerģiju, lai mēs varētu to izmantot pat pēc tam, kad saule pārstāj spīdēt.
Ir arī citi veidi, kā uzglabāt saules enerģiju, izņemot bateriju izmantošanu, un viens no tiem var būt piemērots, lai pārvarētu šīs lielās vakara stundas. Sūknējamā hidroenerģijas uzglabāšana ir labi pārbaudīta, nobriedusi tehnoloģija, kas spēj atbrīvot lielus, ilgstošus enerģijas daudzumus, sūknējot ūdeni.
Procesam ir nepieciešami divi ūdens rezervuāri, viens zemā augstumā un otrs paaugstinātā augstumā. Pēc pievienošanas zemas cenas elektroenerģija (piemēram, saules enerģija) tiek izmantota, lai sūknētu ūdeni no apakšas uz augšu.
Kad tiek pieprasīta enerģija, iepriekš uzkrātais ūdens tiek atbrīvots caur turbīnām, radot elektroenerģiju. Kad pieprasījums pēc enerģijas samazinās, uzlabotais spēks tiek lēni uzpildīts nākamajai enerģijas nosūtīšanas kārtai.
Sūknētās hidroenerģijas kā enerģijas uzglabāšanas sistēmas stilīgais aspekts ir tas, ka tas ir diezgan pieņemams un ilgstošs. Tam ir patiesi augsta efektivitāte turp un atpakaļ, kas nozīmē, ka elektroenerģijas ražošanas laikā tiek tērēts maz enerģijas.
Lielākā daļa ir paredzēti, lai uzglabātu enerģiju no 6 līdz 20 stundām, un enerģijas daudzums ir atkarīgs no sistēmas lieluma.
Saules enerģijas uzglabāšana ūdenī, izmantojot sūknējamo hidroelektrostaciju, pretstatā saules enerģijas uzglabāšanai akumulatoros, kas ir labāk?
Lai gan ir arī citas atjaunojamās enerģijas uzglabāšanas iespējas, piemēram, spararati, saspiests gaiss, kriogēnās enerģijas uzglabāšana, pieplūdes akumulatori un ūdeņradis, pievērsīsimies liela mēroga litija jonu akumulatoru uzglabāšanas salīdzinājumam (ko izmanto, lai darbinātu visu pilsētu, nevis vienreizējai lietošanai mājās) salīdzinājumā ar sūknējamo hidroakumulatoru.
Mūsdienās šis saturs krātuves tirgū ir ļoti aktuāls, jo šie divi uzskata, ka to izceļ kā vislabākie krātuves nodrošinātāji gan valsts, gan privātiem uzņēmumiem.
Pēdējā laikā daudz tika ziņots par jaunajām masveida akumulatoru uzglabāšanas rūpnīcām, kas uzceltas tādās vietās kā Dienvidkalifornija. Kas tajos ir īpašs?
Atšķirībā no Tesla Powerwall, kas ir akumulatoru noliktavas iespēja darbībai vienas mājas apstākļos, Altagas LTD, Tesla un AES Corp ir izveidojuši trīs lielākās akumulatoru noliktavas iekārtas pasaulē.
Šo lielapjoma akumulatoru noliktavas iekārtu jauda kopā ir vienāda ar 15 no visām 2016. gadā pasaulē uzstādītajām akumulatoru krātuvēm. Tas ir liels jaunums, jo baterijas iepriekš bija pieejamas tikai nelielā skaitā tīkla mēroga sistēmu.
Šīs noliktavu iekārtas ir pierādījušas, ka liela mēroga akumulatoru uzglabāšana var iekļūt kopā ar citām smagajām enerģijas noliktavu iekārtām. Taču vēl nav skaidrs, vai viņi spēs mest pieklājīga izmēra sitienu pretiniekiem.
Saules enerģijas uzglabāšanas ūdenī izmaksu salīdzinājums, izmantojot sūknētu hidroelektrostaciju, un saules enerģijas uzglabāšanu akumulatoros
Daudzos veidos lielapjoma hidroūdens uzglabāšanas salīdzināšana ar lielapjoma litija jonu akumulatoriem ir kā ābola salīdzināšana ar gurķi, nevis ābolu ar apelsīnu.
Tie abi ir atrodami ražas sadaļā, taču tos diez vai var klasificēt kā vienu un to pašu pārtikas produktu grupu. Viņi abi uzglabā enerģiju un ievieto to atpakaļ tīklā, taču viņu stiprās puses ir patiešām atšķirīgas.
Apskatīsim vienu no svarīgākajiem šo objektu celtniecības un ekspluatācijas izmaksu faktoriem. Patiešām, pirms desmit reizēm starp šiem diviem nebūtu bijis konkurences vēsturiski augsto akumulatoru cenu dēļ.
Tomēr liela mēroga akumulatoru ražošana ir samazinājusi cenu līdz pusei no 2013. gada cenas, padarot tās par daudz piemērotāku iespēju liela mēroga operācijām.
Liela mēroga saules konferencē 2017. gada aprīlī Arena Energy vadītājs sacīja, ka liela mēroga akumulatoru uzstādīšanas cenas ir tik ļoti samazinājušās, ka 100MW enerģijas jaudas izmaksas ar 100MWh (viena stunda uzglabāšanas) būtu apm. vienāds starp liela mēroga akumulatoru uzglabāšanu un ūdens hidroakumulatoru.
Tomēr, ja šis skaitlis patiešām nedaudz palielinās līdz 100 MW ar 200 MWh enerģijas uzglabāšanu, hidroenerģija nekavējoties pārspēj akumulatora uzglabāšanu.
Palielinot šo skaitli līdz 500 MWh, akumulatoru spēle ir beigusies. Kā jau minēju iepriekš, sūknētās hidronoliktavas galvenā stiprā puse ir tās apjomīgums. Kad viss sūknējamās hidroenerģijas aprīkojums ir izveidots, ir diezgan lēti iegūt papildu elektrību no tā (jums vienkārši nepieciešams vairāk ūdens).
Tomēr ar akumulatoriem, jo vairāk elektrības vēlaties uzglabāt, jo vairāk bateriju jums ir nepieciešams, tāpēc cenas pieaug galvenokārt, sistēmai kļūstot lielākai.
Padomājiet par sūkņu hidroelektrostaciju kā lielu nekomerciālu veikalu, kas vienmēr ir piemērots, lai piedāvātu daudz zemākas cenas nekā biržas oriģinālie veikali.
Viņi masveidā iepērkas un masveidā pārdod, padarot to cenas patiešām grūti pārspēt. Tādā veidā sūknētās hidroelektrostacijas uzvar kā izvēlētais enerģijas piegādātājs maksimālā pieprasījuma laikā.
Saules enerģijas uzglabāšanas ūdenī nākotne, izmantojot sūknējamo hidroelektrostaciju uzglabāšanas sistēmu
Tā kā atjaunojamās enerģijas pieprasījums turpina pieaugt un attīstīties, ekonomiski un efektīvi noliktavu veidi, piemēram, sūknētā hidroelektrostacija, padarīs saules enerģiju ne tikai tīrāku fosilās enerģijas segumu, bet arī uzticamāku.
Tā kā akumulatoru izmaksas turpina samazināties, atjaunojamās enerģijas patērētājiem un radītājiem nākotne ir gaiša. Tiem, kas runā par investīcijām saules paneļos, kopumā labāka uzglabāšanas sistēma, piemēram, šī, stabilizēs tirgu un ieguldīs drošākā.
Saules enerģijas uzglabāšanas ūdenī priekšrocības, izmantojot sūknējamās hidroelektriskās uzglabāšanas sistēmas
Dienas laikā, kad cenās enerģija, ūdens ar augstāko spēku tiek izmantots turbīnu griešanai un hidroenerģijas inducēšanai. Tas ir milzīgs ūdens akumulators, un enerģijas uzkrāšanai šādā veidā ir daudz priekšrocību, turklāt tikai prasīgā vēja virsotņu likvidēšana.
- Saules enerģijas uzglabāšana ūdenī, izmantojot sūknējamu hidroelektrostaciju noliktavas sistēmu, ir vērtīga nepieciešamības gadījumā, nodrošinot ātru piekļuvi elektroenerģijai, ja citi avoti var būt nedarbīgi.
- Saules enerģijas uzglabāšana ūdenī, izmantojot sūknējamās hidroelektrostaciju noliktavu sistēmas, ir ļoti izdevīga, jo šīs sistēmas var sniegt daudz priekšrocību mazos, sektantu elektrotīklos (piemēram, saliņās), kur jums nav tik svarīgas ražošanas portfeļa diversifikācijas. .
Galvenās problēmas, kas saistītas ar saules enerģijas uzglabāšanu ūdenī, izmantojot sūknējamās hidroelektrostacijas uzglabāšanas sistēmas
1. Enerģijas viskozitāte
Termins, ko lieto, lai aprakstītu, cik svarīga enerģija var iekļauties vienības tilpumā, un tas nav sūknējamās noliktavas iekārtas labākais punkts. Jo mazāks augstums virs turbīnām, jo lielāka ir noteikta ūdens tilpuma ģenerēšanas jauda.
Pietiek, lai redzētu enerģijas viskozitātes atšķirību starp akumulatoru un uzkrāto ūdeni. Lai sasniegtu tādu pašu viskozitāti kā parastajam litija jonu akumulatoram, ūdens ir jāuzglabā aptuveni tādā augstumā, kas nebūtu pieejams elektriskajam transportlīdzeklim.
Šis ir viens no galvenajiem sūknējamo noliktavu iekārtu trūkumiem ir tas, ka tām ir ļoti specifisks punkts, kurā var noteikt divus baseinus tuvu viens otram, vienlaikus atdalot tos pēc iespējas svarīgākā perpendikulārā attālumā.
Un patiešām arī zemās enerģijas viskozitātes dēļ tie bieži ir lieli budžeti, kas ir galvenās inženiertehniskās sistēmas, salīdzinot ar tādām precēm kā akumulators, ko var ražot rūpnīcā.
2. Efektivitāte
Efektivitāte ir rādītājs, cik liela nozīme ir jūsu ieguldītajai enerģijai, salīdzinot ar to, cik svarīgu to jūs varat iegūt. Jūs to visu nesaņemat. Tas ir alternatīvais termodinamikas likums. Bet jūs cerat gūt maksimālu labumu no tā, pretējā gadījumā esat uzcēlis patiesi lielu un patiesi vērtīgu akumulatoru, kas nedarbojas.
Patiešām, ņemot vērā visus netiešos enerģijas zudumus no iztvaikošanas vai ūdens noplūdes līdz sabrukumam un turbulencei ministrijā, daudzas sūknējamās noliktavu iekārtas sasniedz 70 vai uzlabotas.
Protams, tas nozīmē, ka viņi ir neto enerģijas patērētāji, jo jūs nevarat atgūt visu jaudu, kas izmantota ūdens sūknēšanai uz augšu, taču, ja patērētās enerģijas izmaksas ir zemākas par cenu, ko viņi var iegūt no šīs enerģijas ( neizdevīgā robeža) maksimālā pieprasījuma laikā tie joprojām var gūt peļņu.
FAQ
- Cik daudz enerģijas jūs varat uzglabāt ūdenī?
Iedomāsimies 1 cm3 ūdens. Mēs varam paaugstināt tā enerģiju, palielinot tā augstumu. Mēs varam aprēķināt enerģijas pieaugumu, izmantojot gravitācijas potenciālās enerģijas vienādojumu, kas ir vienkārši objekta masa, kas reizināta ar gravitācijas izraisīto paātrinājumu, kas reizināts ar tā augstumu.
Šeit mēs definējam augstumu kā augstuma starpību starp mūsu sākumpunktu un beigu punktu, viena kubikmetra ūdens masa ir 1000 kg, tāpēc ar katru 1 m pieaugumu mēs pievienojam 9810 džoulus enerģijas. Mēs pārrēķināsim vatstundās, jo tā būs biežāk izmantotā vienība. Tātad, 9810 džouli = 2.7 līdz 5 vatstundas.
Tas varētu darbināt 100 vatu spuldzi tikai 98.1 sekundi, taču mēs nevaram pilnībā pārvērst šo enerģiju. Sūknētās hidroelektrostacijas uzglabāšanas tehnoloģija saules enerģijas uzglabāšanai ūdenī ir aptuveni 80% efektivitāte, tātad tas būtu tuvāk 78.5 sekundēm un, ja mēs paceltu augšējā rezervuāra galvu līdz 286 m, piemēram, Turlock hill Īrijā, tas 1 cm.3 ūdens varētu darbināt to pašu spuldzi 22,452 6.2 sekundes jeb aptuveni XNUMX stundas.
- Kāda veida enerģiju var uzkrāt ūdenī?
Visu veidu elektroenerģiju var uzglabāt ūdenī, sākot no saules enerģijas līdz fosilā kurināmā enerģijai.
Ieteikumi
- 40 populārākie saules enerģijas uzņēmumi pa valstīm
. - 7 populārākie saules enerģijas izmantošanas veidi | Priekšrocības un trūkumi
. - Lietas, kas jāpatur prātā, veidojot saules ielu apgaismojuma sistēmu
. - 9 Ietekmes uz vidi novērtējuma procesa posmi
. - Dabas resursu izsīkšana, cēloņi, sekas un risinājumi
. - 10 populārākās vides problēmas un risinājumi
No sirds kaislīgs vides aizstāvis. Vadošais satura autors uzņēmumā EnvironmentGo.
Es cenšos izglītot sabiedrību par vidi un tās problēmām.
Tas vienmēr ir bijis par dabu, mums ir jāsargā, nevis jāiznīcina.