Ukladanie slnečnej energie vo vode je jednou z tém, o ktorých sa hovorí pri hľadaní skladovania slnečnej energie. takže skladovanie slnečnej energie vo vode je podvod alebo realita. V tomto čítaní na to odpovieme.
Solárna energia uspokojuje niektoré z našich potrieb elektrickej energie, ale nie je nevyhnutne prekážkou potreby iných zdrojov elektrickej energie. A v niektorých prípadoch môže byť sieť menej efektívna tým, že prispieva k neistote a využívaniu špičkových obchodov, ktoré sú vo všeobecnosti väčšími znečisťovateľmi.
Špičkové obchody sú hlavným výsledkom pri sledovaní nákladu na sieti. Ide o nižšie, vzácnejšie zdroje elektriny, ktoré bežia len mnoho hodín denne, aby vyrovnali rozdiel medzi nákladom základnej energie a večernými špičkami.
Ďalším zaujímavým výsledkom tohto problému sa nazýva dopytová prevádzka, ktorá ovplyvňuje dopyt po elektrine, aby sa znížili alebo posunuli špičky a viac sa vyrovnala výrobná kapacita.
Ale svätým grálom v dodávke energie v sieťovej mierke je jednoducho nechať uhly dopytu a výroby také, aké budú, ukladanie energie, keď výroba prevyšuje dopyt, a využitie tejto uloženej energie počas špičiek dopytu.
Existuje široká škála fascinujúcich nápadov na skladovanie veľkého množstva energie, od roztaveného tampónu až po tlakovanie vzduchu v starých baniach, ale väčšina súčasných skladov v mriežkovej mierke počíta s gravitačnou možnosťou, ktorá využíva nadbytočnú energiu na zdvíhanie komodity, tiež použiť tú vec na vyvolanie elektriny, keď padá späť dole, v podstate zaobchádzať so zemskou vážnosťou ako s pružinou.
A obrovská vyspelosť súčasného sieťového skladu to robí pomocou vody, v schéme nazvanej Pumped Hydroelectric Storage System, spôsob skladovania slnečnej energie vo vode.
Technológia akumulácie energie z prečerpávacích vodných elektrární je spôsob skladovania slnečnej energie vo vode. Ide o starodávnu a dobre zavedenú metódu, ktorá sa však vo veľkej miere nepoužíva. Aj keď môžu byť cenovo dostupné a dobrým trvalo udržateľným riešením na ukladanie energie a vody vo veľkom a ročnom meradle.
Prečerpávacia vodná nádrž je mechanická technológia akumulácie energie založená na preprave vody. V tomto procese sa voda čerpá do kopca pomocou elektrickej energie do zásobníka, keď je dopyt po elektrickej energii nízky.
Neskôr, keď je dopyt po elektrickej energii vysoký, voda sa nechá tiecť späť z kopca a použije sa na roztočenie turbíny na výrobu elektriny. Hoci potreba prečerpávacích vodných elektrární vzrástla kvôli ich použitiu pri ukladaní obnoviteľnej energie, ako je solárna a veterná energia, je to technológia, ktorá existuje už od začiatku 1900. storočia.
Slnečnú energiu je možné skladovať prostredníctvom systému prečerpávacích vodných elektrární ako spôsob skladovania slnečnej energie vo vode vrátane inej obnoviteľnej energie, ako je veterná energia vo vode, ktorá porušuje medzeru, keď slnko nesvieti alebo nefúka vietor.
Slnečná energia je zdroj energie, ktorý je prerušovaný a premenlivý, preto je potrebné, aby existovala alternatíva skladovania, aby sa zabezpečilo, že dopyt po energii bude kedykoľvek uspokojený.
K dispozícii sú krátkodobé skladovanie energie pre solárnu energiu, ako sú batérie, na vyriešenie problémov s prerušovaním, ale dlhodobé skladovanie energie, ako je technológia prečerpávania vodnej energie, sa môže použiť na sezónne zmeny vo výrobe elektriny, ako je letné a zimné obdobie.
Vodíkový plyn možno použiť ako dlhodobé skladovanie energie, ale v porovnaní s technológiou prečerpávania vodnej energie nie je vodíkový plyn ešte ekonomicky konkurencieschopný.
Systém prečerpávacích vodných elektrární zachytáva a ukladá vodu na dvoch miestach so strmým poklesom medzi nimi. Vodu je možné čerpať do kopca na cvičenie na výrobu energie znova a znova. Samozrejme, že čerpanie samo o sebe spotrebúva elektrinu, tam prichádza slnečná energia.
Keď svieti slnko a ľudia nevyužívajú dôležitú energiu, je k dispozícii redundantná solárna energia na prečerpanie vody späť do skladu a inokedy, keď slnko nevytvára dostatok energie na uspokojenie dopytu, systém skladu prečerpávaných hydroelektrární sa prepne do akcie a kompenzuje priestor.
Celý systém funguje spoločne ako obrovská obnoviteľná batéria, ktorá dodáva skladu dôveryhodnosť a nepružnosť, ktorú slnečná energia sama o sebe ponúknuť nemôže.
V technológii prečerpávania vodnej energie, keď sa prebytočná energia generovaná zo slnečnej energie využíva na čerpanie vody do kopca, vzniká obrovské množstvo potenciálnej energie.
Vo väčšine prípadov to funguje tak, že dva rozpočty sú tvrdé, ale oddelené veľkým rozdielom v nadmorskej výške. V noci, keď sú ceny elektriny nízke, používate túto lacnú energiu a čerpadlá na naplnenie hornej sily.
Napriek tomu má prečerpávacia vodná nádrž určité prirodzené požiadavky na vhodný výkon. Zahŕňajú; vhodné krajiny a nádrže, ktorými môžu byť jazerá (prírodné alebo vytvorené človekom stavbou priehrad).
Prečerpávacie vodné zásobníky si tiež vyžadujú dlhé regulačné povolenia a implementačné časy, ktoré môžu byť veľmi zdĺhavé a netreba zabúdať na veľký počiatočný kapitál.
Okrem toho, že technológia prečerpávacích vodných elektrární nie je schopná optimálne integrovať rôzne obnoviteľné zdroje energie, len aby pomohla človeku vyrovnať sa s energetickou arbitrážou, a preto k tomu patrí doba finančnej návratnosti.
Toto je jeden z rôznych dôvodov, prečo sa technológia prečerpávacích vodných elektrární dnes vo veľkom nepoužíva. Okrem toho len v určitých oblastiach môžete nájsť technológiu prečerpávania vodnej energie, pretože zahŕňa vysoké počiatočné náklady s niektorými prísnymi a významnými prekážkami.
Obsah
Má zmysel používať technológiu prečerpávania vodnej energie na skladovanie slnečnej energie vo vode?
Napriek tomu myšlienka ukladania slnečnej energie vo vode znie mätúce a takmer neriešiteľná, ak ste ako väčšina ľudí. Kto kedy počul o prečerpávacom vodnom zásobníku pre solárnu energiu?
Napriek tomu je „zásobník energie“ najnovším výrazom v odvetví obnoviteľných zdrojov energie a mení sa tak rýchlo, ako ktokoľvek iný okrem tých, ktorí ho navrhujú, dokáže držať krok.
"Ale prečo by som si mal dávať pozor na sklad?" pýtaš sa. Skvelá otázka! Na konci dňa ide o to, aké dôležité peniaze chcete mať vo svojej peňaženke. Naša schopnosť efektívnejšie skladovať energiu bude mať priamy vplyv na cenu, ktorú platíte za elektrinu.
Za posledné desaťročie sa výroba obnoviteľnej energie – najmä solárna a veterná – tak rozšírila, že je cenovo dostupná a skutočne nákladovo konkurencieschopná s konvenčnými energiami, ako je ropa, uhlie a plyn. Obnoviteľné zdroje však nie sú dokonalým krytom pre fosílne energie, aspoň z logistického hľadiska.
Hoci solárna technológia neustále zdokonaľuje našu schopnosť využívať energiu, ktorú zbierame zo slnka, jedným z najväčších problémov, ktorým naďalej čelíme, je to, ako ďalej využívať solárnu energiu, keď už slnko nesvieti.
Väčšina z nás žije v oblastiach sveta, ktoré si vyžadujú osvetlenie našich domovov pred a po pracovnom dni. V skutočnosti, ak máte to šťastie, že môžete žiť takmer 18 hodín na slnku, pravdepodobne budete stále potrebovať energiu na prevádzku umývačky riadu alebo chladničky aj po západe slnka.
Napriek tomu sú slnečné lúče v priemere najsilnejšie popoludní. Stručne povedané, medzi priemerným Američanom a energiou, ktorú slnko vyžaruje smerom k nám pozemšťanom, existuje nesúlad v harmonogramoch.
Vyrábame energiu, na ktorú nie sme nablízku. Tu prichádza na rad skladovanie. Musíme vyrobiť štýly, ktoré udržia túto slnečnú energiu, aby sme ju mohli čerpať aj vtedy, keď slnko prestane svietiť.
Existuje viac spôsobov skladovania solárnej energie, okrem použitia batérií, z ktorých jeden môže byť vhodný na to, aby sme prekonali tie večerné hodiny s vysokým dopytom. Prečerpávacie vodné zásobníky sú osvedčenou a vyspelou technológiou, ktorá dokáže uvoľniť veľké a trvalé množstvo energie prostredníctvom čerpania vody.
Tento proces vyžaduje dva zásobníky vody, jeden v nízkej nadmorskej výške a druhý v pokročilej nadmorskej výške. Po pripojení sa lacná elektrina (napríklad solárna) používa na čerpanie vody zdola nahor.
Keď je potrebná energia, uložená voda sa uvoľňuje cez turbíny a vyrába elektrickú energiu. Keď dopyt po energii klesne, pokročilá sila sa pomaly dopĺňa pre nadchádzajúce kolo odoslania energie.
Štýlový aspekt prečerpávacieho vodného systému ako systému na ukladanie energie spočíva v tom, že je pomerne cenovo dostupný a má dlhú životnosť. Má skutočne vysokú spiatočnú účinnosť, čo znamená, že pri výrobe elektriny sa minie málo energie.
Väčšina je navrhnutá tak, aby uchovala 6-20 hodín energie, pričom množstvo energie závisí od veľkosti systému.
Čo je lepšie skladovanie slnečnej energie vo vode pomocou skladovania prečerpanej vodnej energie verzus skladovanie slnečnej energie v batériách?
Aj keď existujú aj iné možnosti skladovania obnoviteľnej energie, ako sú zotrvačníky, stlačený vzduch, skladovanie kryogénnej energie, prítokové batérie a vodík, zamerajme sa na porovnanie veľkokapacitných lítium-iónových akumulátorov (používaných na napájanie celého mesta, nie jedno použitie v domácnosti) v porovnaní s prečerpávacími vodnými nádržami.
Toto je v súčasnosti horúci obsah na trhu s úložiskami, pretože títo dvaja sa cítia byť najlepšími poskytovateľmi úložiska pre verejné aj súkromné podniky.
Nedávno sa veľa objavilo v správach o nových masívnych batériových skladoch postavených na miestach, ako je južná Kalifornia. Čo je na nich zvláštne?
Na rozdiel od Tesla Powerwall, čo je možnosť skladu batérií pre jednu domácu prevádzku, Altagas LTD, Tesla a AES Corp vytvorili tri najväčšie inštalácie skladov batérií na svete.
Celkový výkon týchto veľkokapacitných batériových skladov sa rovná 15 zo všetkých batériových úložísk inštalovaných na celom svete v roku 2016. Ide o veľkú novinku, pretože batérie sa predtým objavovali len v malom počte sieťových systémov.
Tieto skladové inštalácie preukázali, že batériové skladovanie vo veľkom meradle môže vstúpiť do ringu s inými ťažkými skladovacími zariadeniami energie. Nie je však isté, či ešte dokážu vrhnúť na vyzývateľov poriadnu veľkosť.
Porovnanie nákladov na skladovanie slnečnej energie vo vode pomocou skladovania prečerpanej vodnej energie a skladovania slnečnej energie v batériách
V mnohých ohľadoch je porovnávanie veľkých vodných nádrží s veľkými lítium-iónovými batériami ako porovnávanie jablka s uhorkou, a nie jablka s pomarančom.
Obidve sa nachádzajú v sekcii výnosov, ale ťažko ich možno zaradiť do rovnakej skupiny potravín. Obaja ukladajú energiu a vkladajú ju späť do siete, ale ich silné stránky sú skutočne odlišné.
Poďme sa pozrieť na jeden z najdôležitejších faktorov nákladov na výstavbu a prevádzku týchto zariadení. Ešte pred desiatimi rokmi by medzi nimi neexistovala konkurencia kvôli historicky vysokej cene batérií.
Napriek tomu veľkovýroba batérií stlačila cenu na menej ako polovicu toho, čo bola v roku 2013, čo z nich robí oveľa vhodnejšiu možnosť pre veľké prevádzky.
Na rozsiahlej solárnej konferencii v apríli 2017 vedúci spoločnosti Arena Energy povedal, že veľké inštalácie batérií klesli natoľko, že náklady na 100 MW energetickej kapacity so 100 MWh (jedna hodina skladovania) by boli približne rovná sa medzi veľkokapacitné batériové skladovanie a vodné vodné skladovanie.
Napriek tomu, ak sa toto číslo skutočne mierne zvýši, na 100 MW s 200 MWh skladovania energie, vodná energia okamžite prevýši skladovanie batérie.
Keď toto číslo vezmete na 500 MWh, je koniec hry pre batérie. Ako som už spomenul, najväčšia sila prečerpávacích vodných nádrží je ich hospodárnosť. Keď je všetko vybavenie pre prečerpávaciu vodnú energiu na mieste, je pomerne lacné získať z nej ďalšiu elektrinu (potrebujete len viac vody).
Pri batériách však platí, že čím viac elektriny chcete skladovať, tým viac batérií potrebujete, takže ceny rastú hlavne so zväčšovaním systému.
Predstavte si prečerpávaciu vodnú nádrž ako veľkú nekomerčnú predajňu, vždy vhodnú na to, aby ponúkala oveľa nižšie ceny ako výmenné pôvodné obchody.
Hromadne nakupujú a hromadne predávajú, takže ich ceny je skutočne ťažké prekonať. Týmto spôsobom prečerpávacie vodné zásobníky vyhrávajú ako poskytovateľ energie v čase špičky dopytu.
Budúcnosť skladovania slnečnej energie vo vode pomocou systému prečerpávania vodnej energie
Keďže dopyt po obnoviteľnej energii neustále rastie a rozvíja sa, vďaka ekonomickým a efektívnym skladovacím štýlom, ako je prečerpávacia vodná energia, bude solárna energia nielen čistejším krytom pre fosílne energie, ale bude aj spoľahlivejšia.
Keďže náklady na batérie neustále klesajú, budúcnosť je pre spotrebiteľov a tvorcov obnoviteľnej energie jasná. Pre tých, ktorí hovoria o investíciách do solárnych panelov, celkovo lepší skladovací systém, ako je tento, stabilizuje trh a investuje do bezpečnejšieho.
Výhody skladovania slnečnej energie vo vode pomocou prečerpávacích hydroelektrických skladovacích systémov
Počas dňa, keď sú ceny energie, sa voda v hornej sile používa na roztáčanie turbín a indukciu vodnej energie. Je to obrovská vodná batéria a ukladanie energie týmto spôsobom má veľa výhod, okrem toho, že len zmierňuje vrcholy náročného vetra.
- Ukladanie slnečnej energie vo vode pomocou prečerpávacieho hydroelektrického skladovacieho systému je vzácne v núdzi, pretože poskytuje rýchly prístup k energii, keď môžu byť iné zdroje mimo prevádzky.
- Ukladanie slnečnej energie vo vode pomocou prečerpávacích hydroelektrických skladovacích systémov je veľkým prínosom, pretože tieto systémy môžu poskytnúť veľa výhod na malých, sektárskych energetických sieťach (napríklad na ostrovčekoch), kde nemáte takú dôležitú diverzifikáciu výrobného portfólia. .
Hlavné výzvy spojené s ukladaním slnečnej energie vo vode pomocou prečerpávacích hydroelektrických skladovacích systémov
1. Energetická viskozita
Termín používaný na opis toho, ako dôležitá energia sa môže zmestiť do jednotkového objemu, a toto nie je najlepší bod inštalácie prečerpávacieho skladu. Čím menšia je výška nad turbínami, tým väčšia je kapacita výroby pre daný objem vody.
Je dostatočne ľahké vidieť rozdiel v energetickej viskozite medzi batériou a uloženou vodou. Aby ste dosiahli rovnakú viskozitu ako typická lítium-iónová batéria, museli by ste mať vodu uloženú vo výške približne, čo by pre elektrické vozidlo nebolo dostupné.
Toto je jedna z hlavných nevýhod inštalácií prečerpávacích skladov spočívajúca v tom, že nesú skutočne špecifický typ bodu, kde môžete zistiť dva bazény blízko seba a zároveň ich oddeliť čo najmenšou kolmou vzdialenosťou.
A skutočne, kvôli nízkej energetickej viskozite sú to často obrovské rozpočty, ktoré sú hlavnými stavebnými systémami v porovnaní s komoditami, ako je batéria, ktorú je možné vyrobiť v závode.
2. Účinnosť
Efektívnosť je pomer toho, akú dôležitú energiu vložíte v porovnaní s tým, akú dôležitú energiu z nej môžete získať. Teraz to všetko dostanete. To je alternatívny zákon termodynamiky. Ale dúfate, že z toho dostanete maximum, inak ste postavili skutočne veľkú a skutočne vzácnu batériu, ktorá nefunguje.
Ak vezmeme do úvahy všetky implicitné straty energie od vyparovania alebo úniku vody až po oddelenie a turbulencie v rámci ministerstva, početné inštalácie prečerpávacích skladov dosahujú hranicu 70 alebo vyššie.
Samozrejme, to znamená, že sú čistými spotrebiteľmi energie, pretože nemôžete získať späť všetku energiu použitú na čerpanie vody hore, ale ak sú náklady na spotrebovanú energiu nižšie ako cena, ktorú môžu z tejto energie získať ( nevýhoda) počas špičky dopytu môžu stále prinášať zisk.
Často kladené otázky
- Koľko energie môžete uložiť vo vode?
Predstavme si 1 cm3 voda. Môžeme zvýšiť jeho energiu zvýšením jeho výšky. Nárast energie môžeme vypočítať pomocou rovnice pre gravitačnú potenciálnu energiu, čo je jednoducho hmotnosť objektu vynásobená zrýchlením v dôsledku gravitácie vynásobená jeho výškou.
Tu definujeme výšku ako rozdiel vo výške medzi naším počiatočným bodom a koncovým bodom, pričom hmotnosť jedného kubického metra vody je 1000 kg, takže s každým prírastkom 1 m pridáme 9810 joulov energie. Prevedieme na watthodiny ako jeho bežnejšie používanú jednotku. Takže 9810 joulov = 2.7 až 5 watthodín.
To by dokázalo rozsvietiť 100 wattovú žiarovku iba za 98.1 sekundy, ale túto energiu nedokážeme dokonale premeniť. Technológia akumulácie slnečnej energie vo vode s čerpacou vodou má asi 80% účinnosť, takže by to bolo bližšie k 78.5 sekundám a ak zdvihneme hlavu hornej nádrže na 286 m, ako je výška vrchu Turlock v Írsku, ten 1 cm3 vody by mohla napájať tú istú žiarovku 22,452 6.2 sekúnd alebo približne XNUMX hodiny.
- Aký druh energie môže byť uložený vo vode?
Všetky formy elektrickej energie môžu byť uložené vo vode, od slnečnej energie po energiu z fosílnych palív.
Odporúčanie
- 40 najlepších spoločností v oblasti solárnej energie podľa krajín
. - 7 najlepších spôsobov využitia slnečnej energie | Výhody a nevýhody
. - Na čo treba pamätať pri navrhovaní solárneho systému pouličného osvetlenia
. - 9 etáp v procese hodnotenia vplyvov na životné prostredie
. - Vyčerpanie prírodných zdrojov, príčiny, následky a riešenia
. - Top 10 environmentálnych problémov a riešení
Srdcom nadšený ekológ. Vedúci autor obsahu v EnvironmentGo.
Snažím sa vzdelávať verejnosť o životnom prostredí a jeho problémoch.
Vždy to bolo o prírode, ktorú by sme mali chrániť a nie ničiť.