能量储存正在地下化

如果你今天说储能,大多数人认为你在谈论电池。太阳能和风能等可再生能源的间歇性意味着有时可用的电力比需要的多。电池可以吸收多余的电力并将其储存起来,直到可以投入使用为止。但是还有其他依赖势能的储电方式。

势能的一个例子是停在山顶的货运列车。如果有发电机连接到它的车轮上,它们可以在火车下坡时发电。当可用电力过剩时,它可以将同一列火车推回山上。

有些储能系统持续时间长,有些则不然。坐在山顶上的火车可以将所有势能储存数周、数月甚至数年。随着时间的推移,电池通常会失去一些电量,因为任何在冬天将汽车停在车库里的人都非常了解这一点。从理论上讲,长时间存储是很好的选择,但如果它产生的电力每千瓦时成本为 1 美元,则情况并非如此。关键是没有系统适合所有用例。

洛杉矶时报》本周报道称,多个地方政府签署了一份价值 7.75 亿美元的合同,将在未来 25 年内从世界上最大的地下储能设施购买电力。 “我们需要多样化的资源。这项新技术是其中的关键组成部分,”Central Coast Community Energy 首席运营官 Robert Shaw 说。 “这就是我们实现 100% 可再生能源的方式。” Long Duration Energy Storage Council 执行董事 Julia Souder 补充说:“如果你想在每年每个月的每一天的每个小时都使用清洁的可再生能源,你就需要长期储能。”

项目开发商是位于多伦多的 Hydrostor。它计划在地下数千英尺的地方钻三个竖井,然后派矿工挖出一系列的行和列。当该项目于 2028 年准备就绪时,地下洞穴的总体积将在长宽方面相当于两个足球场,高约 100 码。当可再生电力充足时,Hydrostor 将使用其中的一部分将空气推入洞穴。当 Central Coast Community Energy 需要电力时,该公司将打开一个阀门,利用高压空气旋转涡轮机来发电。

到目前为止,压缩空气储存主要用于天然存在地下盐丘的地方,公司可以在这些地方抽水溶解盐并挖空大洞穴。目前仅有的两个运行中的压缩空气系统位于阿拉巴马州和德国的盐丘。这些项目部分依赖天然气来加热离开盐洞时的压缩空气,否则其温度会随着膨胀而显着下降,从而降低效率。

Hydrostor 表示,它已经找到了如何捕获和再利用压缩空气时产生的热量的方法,这将消除对天然气的需求。它还表示,它知道如何让机械师在必须从坚硬的岩石而不是盐中挖出洞穴的地区工作。问题是,以前从未做过。

然而,高盛研究了该提议,并于去年向 Hydrostor 投资了 2.5 亿美元。几个月后,加拿大养老金计划投资了 2500 万美元。能源研究公司 Wood Mackenzie 的高级分析师 Aaron Marks 表示,他对 Hydrostor 有“一定程度的信心”。 “作为同类工厂中的第一家,这是否意味着它的技术将完美运行,没有任何问题?我对此表示怀疑,”马克斯告诉洛杉矶时报。 “但这并不是对技术的打击。”

压缩空气存储的效率远低于电池存储。它产生的电力仅占其消耗电力的 60% 至 65%,这表明它提供的电力可能相当昂贵。一次也只能供电8小时左右。但 Central Coast Community Energy 认为,在锂价推高电池储能价格的情况下,这仍然是值得的。此外,该系统应具有数十年的使用寿命,这比锂离子电池的使用寿命要长得多。

CCCE 已同意接受来自 Hydrostor 的 200 兆瓦电力。整个项目预计总共提供 500 兆瓦的电力。 CCCE decided to invest in compressed air storage partly to avoid price volatility in battery storage technology and partly to help prove the viability of a technology that the agency’s elected officials believe will ultimately benefit customers. “需要有人进行初始投资,”肖说。 “我们的董事会已经给出了那个方向。”

总部位于旧金山的研究公司 Energy Innovation 的高级研究员 Eric Gimon 告诉洛杉矶时报,他对压缩空气存储在电网中发挥重要作用持怀疑态度,但很高兴这项技术有机会获得成功。 “扩大工具袋当然是好事,”他说。

沙子的储能能力

还记得山顶的火车吗?奥地利国际应用系统分析研究所提出了一个类似的系统,但使用的是沙子被放入废弃矿井中。沙子的重量将用于在沿矿井下行的路上转动发电机。当可再生能源丰富时,多余的电力会将沙子带回地表。该提议和分析最近发表在《能源》杂志上。

这是摘要:

全球范围内发生的低碳能源转型主要是由风能和太阳能等可再生能源的整合驱动的。这些可变的可再生能源 (VRE) 来源需要储能选项,以在不同的时间范围内可靠地满足能源需求。本文建议使用基于重力的储能方法,将退役的地下矿井用作储水库,使用垂直轴和电动机/发电机来提升和倾倒大量沙子。

拟议的技术称为地下重力储能(UGES),可以通过矿井将大量沙子降低到地下矿井中来放电。当电网中有多余的电能时,UGES 可以通过从矿井中提升沙子并将其存放在矿井顶部的上部存储站点来存储电力。与电池储能不同,UGES的储能介质是沙子,这意味着系统的自放电率为零,可实现超长的储能时间。

此外,与地下抽水蓄能替代方案相比,使用沙子作为存储介质可以减轻污染地下水资源的任何风险。 UGES 提供每周至多年的储能周期,储能投资成本约为 1 至 10 美元/千瓦时。该技术估计具有 7 至 70 TWh 的全球储能潜力,可以支持可持续发展,主要是通过提供季节性储能服务。

能量储存正在地下化

图片由 IIASA 提供

根据 IIASA 的博客文章,“UGES 在价格高时通过将沙子放入地下矿井并通过再生制动将沙子的势能转化为电能,然后使用电力将沙子从矿井提升到上部水库来发电当电价便宜时,电动机可以储存能量。 UGES 的主要部件是轴、电动机/发电机、上下存储场地和采矿设备。矿井越深越宽,电厂可以提取的电能就越多,矿山越大,电厂的储能能力就越高。”

“为了使经济脱碳,我们需要重新考虑基于使用现有资源的创新解决方案的能源系统。将废弃的矿山变成能源储存是我们周围存在的许多解决方案的一个例子,我们只需要改变我们部署它们的方式,”研究合著者兼 IIASA 能源、气候和环境研究员 Behnam Zakeri 说程序。

外卖

压缩空气存储和重力存储系统的技术含量太低,与电池存储相比,它们看起来几乎是可笑的。而且它们无法像电池那样在几毫秒内对电压或频率的波动做出反应。这消除了一个可以帮助他们盈利的重要收入来源。如果这里有一个教训,那就是有很多方法可以储存多余的可再生能源,以便在太阳落山后和无风时保持灯亮。

如果目标是提供可靠、可靠的可再生能源的充足供应,以便我们可以淘汰世界上许多化石燃料发电站,我们将需要尽可能多地使用储能工具箱中的所有工具。

正如没有电动汽车能满足每位驾驶员的需求一样,没有适合每种用例的储能系统。如果在西弗吉尼亚州的矿井上下移动沙子,在加利福尼亚州的圣华金河谷进行压缩空气储存,那么为这两者欢呼,为所有其他储能解决方案欢呼吧。我们不要让完美成为优秀的敌人。有时好的可能就足够了。

来源:CleanTechnic

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