GridScale: shranjevanje obnovljive energije v kamnih namesto litijevih baterij

TEME:
Aarhus University, Tehnologija baterij, Energija, Zelena energija, Priljubljeno
Avtor: AARHUS UNIVERSITY 6. MAJ 2021

Ko pride do presežka električne energije iz vetra ali sonca, se skladišči energija. To stori sistem kompresorjev in turbin, ki črpajo toplotno energijo iz enega ali več rezervoarjev, napolnjenih s hladnimi kamni, v ustrezno število hranilnikov, napolnjenih z vročim kamenjem. Zaradi tega so kamni v hladnih rezervoarjih zelo hladni, v vročih rezervoarjih pa se zelo segrejejo do 600 stopinj. Zasluge: Claus Rye, Stiesdal Storage Technologies

Koncept shranjevanja obnovljivih virov energije v kamnih se je z gradnjo demonstracijske tovarne GridScale približal uresničitvi. Tovarna bo največje skladišče električne energije na Danskem s kapaciteto 10 MWh. Projekt se financira iz programa razvoja in predstavitve energetske tehnologije (EUDP) pri Danski agenciji za energijo.
Kamni velikosti graha, ogreti na 600 ° C v velikih, izoliranih jeklenih rezervoarjih, so v središču novega inovacijskega projekta, katerega cilj je preboj pri shranjevanju občasne vetrne in sončne električne energije.

Tehnologija, ki električno energijo shranjuje v toploti v kamnih, se imenuje GridScale in bi lahko postala poceni in učinkovita alternativa shranjevanju sončne in vetrne energije v litijevih baterijah. Medtem ko so litijeve baterije stroškovno učinkovite le za oskrbo z energijo za kratka obdobja do štiri ure, bo sistem za shranjevanje električne energije GridScale stroškovno učinkovito podpiral dobavo električne energije za daljša obdobja-do približno enega tedna.

»Edini pravi izziv pri vzpostavitvi 100 -odstotne oskrbe z električno energijo iz obnovljivih virov je, da električne energije, proizvedene v vetrovnem in sončnem vremenu, ne moremo prihraniti za kasnejšo uporabo. Povpraševanje in proizvodnja ne sledita istemu vzorcu. Za ta problem še ni komercialnih rešitev, vendar upamo, da nam bo to uspelo z našim sistemom za shranjevanje energije GridScale, «pravi Henrik Stiesdal, ustanovitelj podjetja za podnebne tehnologije Stiesdal Storage Technologies, ki stoji za tehnologijo.

Na kratko, tehnologija GridScale govori o ogrevanju in hlajenju bazalta, drobljenega na drobne kamne velikosti graha v enem ali več kompletih izoliranih jeklenih rezervoarjev. Skladiščni prostor se polni s sistemom kompresorjev in turbin, ki črpa toplotno energijo iz enega ali več rezervoarjev, napolnjenih s hladnim kamenjem, do podobnega števila skladiščnih rezervoarjev, napolnjenih z vročim kamenjem, kadar obstaja presežna moč vetra ali sonca.

To pomeni, da se kamni v hladnih rezervoarjih zelo ohladijo, medtem ko se v vročih rezervoarjih zelo segrejejo; v resnici do 600oC. Toploto lahko v kamnih shranjujemo več dni, število sklopov rezervoarjev, napolnjenih s kamnom, pa lahko spreminjamo, odvisno od dolžine potrebnega časa shranjevanja.

Ko se spet pojavi povpraševanje po električni energiji, se postopek obrne, zato se kamni v vročih rezervoarjih ohladijo, medtem ko se v hladnih posodah segrejejo. Sistem temelji na poceni materialu za shranjevanje in zreli, dobro znani tehnologiji polnjenja in praznjenja.
„Bazalt je poceni in trajnosten material, ki lahko shrani velike količine energije v majhnih prostorih in lahko prenese nešteto polnjenja in praznjenja skladišča. Zdaj razvijamo prototip za tehnologijo shranjevanja, da bi pokazali pot naprej pri reševanju problema shranjevanja obnovljivih virov energije - enega največjih izzivov za razvoj trajnostne energije po vsem svetu, «pravi Ole Alm, vodja razvoja pri energetska skupina Andel, ki je tudi del projekta.

Prototip GridScale bo največji skladiščni objekt v danskem elektroenergetskem sistemu, velik izziv pa bo, da bo fleksibilnost shranjevanja na voljo na trgih z električno energijo na način, ki zagotavlja najboljšo možno vrednost. Posledično bo to tudi del projekta.

Natančna lokacija skladišča prototipov še ni določena. Vsekakor pa bo to v vzhodnem delu Danske na jugu ali zahodu Zelandije ali v Lolland-Falsterju, kjer proizvodnja predvsem iz novih velikih fotonapetostnih enot raste hitreje, kot bi lahko sledila poraba.
Polno ime inovacijskega projekta je „GridScale“-„stroškovno učinkovito obsežno shranjevanje električne energije“, ki bo delovalo tri leta s skupnim proračunom 35 milijonov DKK (4,7 milijona EUR). Projekt se financira z 21 milijoni DKK (2,8 milijona EUR) iz programa za razvoj in predstavitev energetske tehnologije (EUDP).

Poleg podjetij Stiesdal in Andel, partnersko skupino sestavljajo Aarhus University (AU), Technical University of Denmark (DTU), Welcon, BWSC (Burmeister Wain Scandinavian Contractor), Energi Danmark in Energy Cluster Denmark.

Partnerji bodo zagotovili analizo energetskega sistema in optimizacijo zasnove skladišča kamna ter optimizirali tehnične koncepte in tehnologijo GridScale razvili v prilagodljivo rešitev, pripravljeno za trg.

Na primer, evropski model energetskega sistema, ki ga je razvil AU, bo združen z modelom za optimizacijo turbin, ki ga je razvil DTU, da bi dobili vpogled v potencialno vlogo skladišča kamna v evropskem kontekstu in optimizirali zasnovo:

»Prehod na obnovljivo energijo spreminja način delovanja energetskega sistema - preprosto zato, ker vetrne in sončne energije ni nujno, da jo proizvedemo, ko jo potrebujemo. Zato moramo ugotoviti, kako je mogoče tehnično zasnovo najbolje prilagoditi energetskemu sistemu in v katerih državah ter kdaj v zelenem prehodu ima tehnologija največjo vrednost. Poskušali bomo identificirati kombinacijo energetskih tehnologij, ki bodo zagotovile največjo vrednost za rešitev shranjevanja. Mislim, da ima tehnologija skladiščenja kamna velik potencial na mnogih mestih po svetu in bi lahko bila v veliki prednosti pri zelenem prehodu, «pravi izredni profesor Gorm Bruun Andresen z Oddelka za strojništvo in proizvodno inženirstvo na Univerzi v Aarhusu.