Shranjevanje sončne energije v vodi je bila ena od tem, o katerih se govori v iskanju shranjevanja sončne energije. torej je shranjevanje sončne energije v vodi prevara ali resničnost. V tem branju bomo odgovorili na to.
Sončna energija zadovoljuje nekatere naše potrebe po električni energiji, vendar ne izključuje potrebe po drugih virih električne energije. V nekaterih primerih je morda omrežje manj učinkovito, saj prispeva k negotovosti in izkorišča trgovine z največjo obremenitvijo, ki so na splošno močnejši onesnaževalci.
Vrhunske trgovine so najboljši rezultat za sledenje tovora na omrežju. To so nižji, bolj dragoceni viri električne energije, ki delujejo le več ur na dan, da nadomestijo razliko med osnovnim tovorom električne energije in večernimi konicami.
Drug zanimiv rezultat tega problema se imenuje delovanje povpraševanja, ki vpliva na povpraševanje po električni energiji, da se zmanjša ali premakne vrhove in se bolj uskladi s proizvodno zmogljivostjo.
Toda sveti gral pri zagotavljanju električne energije v omrežju je preprosto pustiti, da bodo povpraševanje in koti proizvodnje takšni, kot bodo, shranjevanje energije, ko proizvodnja preseže povpraševanje, in uporaba te shranjene energije med konicami povpraševanja.
Obstaja veliko zanimivih idej za shranjevanje velikih količin energije, od staljenih brisov do stiskanja zraka v starih rudnikih, vendar največja možna vrednost trenutnega skladišča v mrežnem merilu računa na gravitacijsko možnost, to je uporaba odvečne energije za dvigovanje blaga, uporabite to stvar tudi za induciranje električne energije, ko pade nazaj, in v bistvu obravnavajte zemeljski grob kot izvir.
In velika zrelost trenutnega skladišča v omrežju to počne z uporabo vode, v shemi, imenovani Črpalni hidroelektrični sistem za shranjevanje, metoda shranjevanja sončne energije v vodi.
Tehnologija shranjevanja vodne energije s črpanjem je način shranjevanja sončne energije v vodi. To je starodavna in dobro uveljavljena metoda, vendar se ne uporablja večinoma. Čeprav so lahko cenovno dostopna in dobra trajnostna rešitev za shranjevanje energije in vode v velikem in letnem obsegu.
Črpalna hidroelektrarna je tehnologija mehanskega shranjevanja energije, ki temelji na vodnem transportu. V tem procesu se voda z električno energijo črpa navzgor v rezervoar, ko je povpraševanje po električni energiji nizko.
Kasneje, ko je povpraševanje po električni energiji veliko, se vodi dovoli, da teče nazaj navzdol in se uporablja za vrtenje turbine za proizvodnjo električne energije. Čeprav se je potreba po črpanem skladiščenju vodne energije povečala zaradi njegove uporabe pri shranjevanju obnovljive energije, kot sta sončna in vetrna energija, je to tehnologija, ki obstaja že od zgodnjih 1900-ih.
Sončno energijo je mogoče shraniti prek črpanega hidroelektričnega skladiščnega sistema kot način shranjevanja sončne energije v vodi, vključno z drugimi obnovljivimi viri energije, kot je energija vetra v vodi, ki krši vrzel, ko sonce ne sije ali veter ne piha.
Sončna energija je vir energije, ki je občasno in spremenljiv, zato je potrebna alternativa za shranjevanje, ki zagotavlja, da je povpraševanje po energiji izpolnjeno v vsakem trenutku.
Na voljo je kratkoročno shranjevanje energije za sončno energijo, kot so baterije, za reševanje težav s prekinitvami, vendar se lahko dolgoročno shranjevanje energije, kot je tehnologija shranjevanja črpane vodne energije, uporablja za sezonske spremembe v proizvodnji električne energije, na primer v poletnem in zimskem obdobju.
Vodikov plin se lahko uporablja kot dolgoročno shranjevanje energije, vendar v primerjavi s tehnologijo shranjevanja črpane hidroenergije vodikov plin še ni ekonomsko konkurenčen.
Črpalni sistem za skladiščenje hidroelektrarn zajema in shranjuje vodo na dveh mestih s strmim padcem vmes. Vodo je mogoče črpati navkreber, da se vedno znova izvaja vadba za proizvodnjo električne energije. Seveda to črpanje samo po sebi porablja elektriko, tu pride na vrsto sončna energija.
Ko sije sonce in ljudje ne uporabljajo pomembne energije, je na voljo odvečna sončna energija za črpanje vode nazaj v skladišče in v drugih časih, ko sonce ne proizvede dovolj energije, da bi zadostilo povpraševanju, se črpani sistem skladišča hidroelektrarne zavihti v dejanje in nadomešča prostor.
Celoten sistem deluje skupaj kot velikanska obnovljiva baterija, ki zagotavlja zanesljivost skladišča in neprilagodljivost, ki ju sončna energija ne more ponuditi sama.
V tehnologiji shranjevanja črpane hidroelektrarne, ko se presežna energija, ustvarjena iz sončne energije, uporablja za črpanje vode navzgor, se ustvari ogromna količina potencialne energije.
V izjemnih primerih to deluje tako, da imate dva proračuna težko, vendar ločena z veliko razliko v nadmorski višini. Ponoči, ko so cene električne energije nizke, uporabite to poceni moč in črpalke, da zapolnite zgornjo moč.
Kljub temu ima črpalna hidroelektrarna nekaj naravnih zahtev za ustrezno delovanje. Vključujejo; primerne pokrajine in rezervoarji, ki so lahko jezera (naravna ali umetna z gradnjo jezov).
Prav tako so za shranjevanje črpanih hidroelektrarn potrebna dolgotrajna regulativna dovoljenja in čas izvedbe, ki je lahko zelo dolg in ne pozabite na velik začetni kapital.
Razen za pomoč človeku pri soočanju z energetsko arbitražo, tehnologija shranjevanja črpane vodne energije ne more optimalno integrirati različnih obnovljivih virov energije, kar pomeni, da pripada finančna doba povračila.
To je eden od različnih razlogov, zakaj se tehnologija za shranjevanje vodne energije s črpanjem danes ne uporablja množično. Prav tako je le na določenih območjih mogoče najti tehnologijo za shranjevanje črpane vodne energije, saj vključuje visoke vnaprejšnje stroške z nekaterimi strogimi in pomembnimi ovirami.
Kazalo
Ali je za shranjevanje sončne energije v vodi smiselno uporabljati tehnologijo shranjevanja s črpalno vodno energijo?
Kljub temu ideja o shranjevanju sončne energije v vodi zveni zmedeno in skoraj nerešljivo, če ste kot večina ljudi. Kdo je že kdaj slišal za črpalne hidroelektrarne za sončno energijo?
Toda »skladišče energije« je najnovejši izraz industrije obnovljivih virov energije in se spreminja s hitrostjo, ki je hitrejša od vseh, razen tistih, ki jo načrtujejo.
"Toda zakaj bi moral paziti na shranjevanje?" vprašaš. Odlično vprašanje! Na koncu dneva gre za to, kako pomemben denar želite obdržati v svoji denarnici. Naša sposobnost učinkovitejšega shranjevanja energije bo neposredno vplivala na ceno, ki jo plačate za svojo električno energijo.
V zadnjem desetletju se je proizvodnja obnovljivih virov energije – zlasti sončne energije in vetra – tako razširila, da je cenovno ugodna in dejansko cenovno konkurenčna konvencionalnim energentom, kot so nafta, premog in plin. Kljub temu obnovljivi viri energije niso popolna zaščita za fosilne energije, vsaj z logističnega vidika.
Čeprav sončna tehnologija bežno izpopolnjuje našo sposobnost izkoriščanja energije, ki jo zbiramo od sonca, je ena največjih težav, s katerimi se še vedno srečujemo, kako še naprej uporabljati sončno energijo, ko sonce ne sije več.
Večina nas živi na območjih sveta, ki zahtevajo, da osvetlimo svoje domove pred in po delovnem dnevu. Če imate srečo, da živite skoraj 18 ur na soncu, boste verjetno še vedno potrebovali energijo za delovanje pomivalnega stroja ali hladilnika, ko sonce zaide.
Še vedno pa so v povprečju sončni žarki najmočnejši popoldan. Torej, skratka, prihaja do neusklajenosti urnikov med povprečnim Američanom in energijo, ki jo sonce oddaja nam, zemljanom.
Proizvajamo energijo, ki je ni blizu, da bi jo uporabili. Tukaj pride na vrsto shranjevanje. Izdelati moramo sloge, ki bodo zadržali to sončno energijo, da jo bomo lahko izkoristili tudi potem, ko sonce neha sijati.
Obstaja več načinov za shranjevanje sončne energije, razen uporabe baterij, eden od njih je morda primeren, da nas popelje čez tiste večerne ure velikega povpraševanja. Črpalna hidroelektrarna je dobro preizkušena, zrela tehnologija, ki lahko s črpanjem vode sprošča velike, trajne količine energije.
Postopek zahteva dva rezervoarja vode, enega na nizki nadmorski višini, drugega pa na višji nadmorski višini. Ko je priključena, se poceni električna energija (kot je sončna energija) uporablja za črpanje vode od spodaj navzgor.
Ko je potrebna energija, se zgoraj shranjena voda sprosti skozi turbine, ki proizvajajo električno energijo. Ko se povpraševanje po energiji zmanjša, se napredna sila počasi ponovno napolni za prihajajoči krog pošiljanja energije.
Eleganten vidik črpane hidroelektrarne kot sistema za shranjevanje energije je, da je cenovno ugoden in dolgotrajen. Ima zelo visoko povratno učinkovitost, kar pomeni, da se pri ustvarjanju električne energije porabi malo energije.
Večina je zasnovanih za shranjevanje med 6-20 ur energije, pri čemer je količina energije odvisna od velikosti sistema.
Shranjevanje sončne energije v vodi z uporabo črpalne hidroelektrarne v primerjavi s shranjevanjem sončne energije v baterijah, kaj je bolje?
Čeprav obstajajo tudi druge možnosti za shranjevanje obnovljive energije, podobne vztrajnikom, stisnjenim zrakom, kriogenim shranjevanjem energije, dotočnim baterijam in vodikom, se osredotočimo na primerjavo velikih skladišč litij-ionskih baterij (ki se uporabljajo za napajanje celotnega mesta, ne uporaba za enkratno uporabo v domu) v primerjavi s črpanim vodnim skladiščem.
To je vroča vsebina na trgu shranjevanja v teh dneh, saj se ta dva počutita kot najboljša ponudnika shranjevanja za javna in zasebna podjetja.
V zadnjem času je bilo veliko novic o novih velikih obratih za shranjevanje baterij, postavljenih v krajih, kot je južna Kalifornija. Kaj je na njih posebnega?
No, za razliko od Tesla Powerwall, ki je možnost skladišča baterij za delovanje v enem domu, so Altagas LTD, Tesla in AES Corp ustvarili tri največje inštalacije skladišča baterij na svetu.
Skupna moč teh velikih inštalacij za skladiščenje baterij je enaka 15 vseh baterij, nameščenih po vsem svetu v letu 2016. To je velika novica, saj so se baterije prej pojavljale le v majhnem številu sistemov v omrežju.
Te skladiščne instalacije so dokazale, da lahko shranjevanje baterij v velikem obsegu izvedljivo vstopi v krog z drugimi težkimi napravami za skladiščenje energije. Ni pa še prepričano, ali lahko izzivalcem zanesejo dober udarec.
Primerjava stroškov shranjevanja sončne energije v vodi z uporabo črpalne hidroelektrarne in shranjevanja sončne energije v baterijah
Primerjava velikega shranjevanja vode v vodi z velikimi litij-ionskimi baterijami je na številne načine kot primerjava jabolka s kumaro in ne jabolka s pomarančo.
Oba se nahajata v oddelku za pridelek, vendar ju skorajda ni mogoče razvrstiti v isto skupino živil. Oba shranjujeta energijo in jo vračata v omrežje, vendar sta njuni moči zelo različni.
Oglejmo si enega najpomembnejših dejavnikov stroškov gradnje in delovanja teh objektov. Dejansko pred desetimi krat ne bi bilo konkurence med tema dvema zaradi zgodovinsko visoke cene baterij.
Kljub temu je obsežna proizvodnja baterij ceno znižala na nižjo polovico, kot je bila leta 2013, zaradi česar so bile veliko bolj izvedljiva možnost za obsežne operacije.
Na obsežni solarni konferenci aprila 2017 je vodja Arena Energy dejal, da so se obsežne baterijske instalacije tako znižale, da bi bili stroški 100 MW energetske zmogljivosti s 100 MWh (ena ura shranjevanja) približno enako med skladiščenjem velikih baterij in vodnim vodnim skladiščem.
Če pa se to število res nekoliko poveča, na 100 MW z 200 MWh shranjevanja energije, bo vodna energija takoj prehitela baterijsko shranjevanje.
Ko to številko dvignete na 500 MWh, je za baterije konec. Kot sem že omenil, je največja moč skladišča črpanih hidroelektrarn njegova gospodarnost v obsegu. Ko je vsa oprema za črpanje vodne energije na mestu, je dokaj poceni pridobiti dodatno elektriko (potrebujete samo več vode).
Pri baterijah pa več električne energije kot želite shraniti, več baterij potrebujete, zato cene naraščajo predvsem, ko se sistem povečuje.
Pomislite na črpalne hidroelektrarne kot veliko nekomercialno trgovino, ki je vedno primerna, da ponudi veliko nižje cene kot originalne menjalnice.
Množično kupujejo in množično prodajajo, zaradi česar je njihove cene zelo težko premagati. Na ta način prečrpano skladišče vodne energije zmaga kot izbirni ponudnik energije v času največjega povpraševanja.
Prihodnost shranjevanja sončne energije v vodi z uporabo črpalnega sistema za shranjevanje hidroenergije
Ker povpraševanje po obnovljivih virih energije še naprej raste in se razvija, bodo ekonomični in učinkoviti slogi skladišč, kot je črpanje hidroelektrarne, naredili sončno energijo ne le čistejši pokrov za fosilne energije, ampak tudi bolj zanesljiv.
Ker se stroški baterij še naprej znižujejo, je prihodnost svetla za porabnike in ustvarjalce obnovljive energije. Za tiste, ki govorijo o vlaganju v sončne kolektorje, bo na splošno boljši sistem za shranjevanje, kot je ta, stabiliziral trg in vlagal v varnejšega.
Prednosti shranjevanja sončne energije v vodi z uporabo črpalnih hidroelektričnih sistemov za shranjevanje
Čez dan, ko cene energije, se voda v zgornji sili uporablja za vrtenje turbin in induciranje vodne energije. Gre za velikansko vodno baterijo in tako shranjevanje energije ima veliko prednosti, poleg tega pa le odstranjuje vrhove zahtevnega vetra.
- Shranjevanje sončne energije v vodi z uporabo črpanega sistema za skladiščenje hidroelektrarn je dragoceno v nujnih primerih, saj omogoča hiter dostop do energije, ko drugi viri morda ne delujejo.
- Shranjevanje sončne energije v vodi z uporabo črpanih sistemov za skladiščenje hidroelektrarn je zelo koristno, saj lahko ti sistemi prinesejo veliko koristi na majhnih, sektaških električnih omrežjih (na primer na otočkih), kjer nimate tako pomembne diverzifikacije v proizvodnem portfelju. .
Glavni izzivi, povezani s shranjevanjem sončne energije v vodi z uporabo črpalnih hidroelektričnih sistemov za shranjevanje
1. Energetska viskoznost
Izraz, ki se uporablja za opis, kako pomembna energija se lahko prilega enoti prostornine in to ni najboljša točka namestitve črpalnega skladišča. Manjša kot je glava nad turbinami, večja je proizvodna zmogljivost za dano količino vode.
Dovolj je zlahka videti razliko v energijski viskoznosti med baterijo in shranjeno vodo. Da bi dosegli enako viskoznost kot tipična litij-ionska baterija, bi morali imeti vodo shranjeno na višini približno, kar ne bi bilo dostopno za električno vozilo.
To je ena od glavnih pomanjkljivosti črpalnih skladiščnih inštalacij je, da imajo točno določeno vrsto točke, kjer lahko zaznate dva bazena drug ob drugem, hkrati pa ju ločite s čim bolj pomembno pravokotno razdaljo.
Prav tako so zaradi nizke energijske viskoznosti to pogosto ogromna proračunska sredstva, ki so glavni gradbeni sistemi v primerjavi z blagom, kot je baterija, ki jo je mogoče izdelati v tovarni.
2. Učinkovitost
Učinkovitost je stopnja, kako pomembno energijo vložite v primerjavi s tem, kako pomembno jo lahko dobite. Tako ali tako dobiš vse. To je nadomestni zakon termodinamike. Vendar upate, da boste iz tega dosegli največ, sicer ste postavili zares veliko in resnično dragoceno baterijo, ki ne deluje.
Ob upoštevanju vseh implicitnih izgub energije od izhlapevanja ali uhajanja vode do neenotnosti in turbulenc znotraj ministrstva, številna črpalna skladišča dosegajo rob 70 ali napredujejo.
Seveda to pomeni, da so neto porabniki energije, saj ne morete povrniti vse moči, porabljene za črpanje vode na vrh, vendar če so stroški porabljene energije nižji od cene, ki jo lahko pridobijo iz te energije ( pomanjkljivost) v času največjega povpraševanja lahko še vedno ustvarijo dobiček.
Pogosta vprašanja
- Koliko energije lahko shranite v vodi?
Predstavljajmo si 1 cm3 voda. Njegovo energijo lahko dvignemo tako, da povečamo njeno višino. Povečanje energije lahko izračunamo z uporabo enačbe za gravitacijsko potencialno energijo, ki je preprosto masa predmeta, pomnožena s pospeškom zaradi gravitacije, pomnožena z njegovo višino.
Tukaj definiramo višino kot višinsko razliko med našo začetno in končno točko, masa enega kubičnega metra vode je 1000 kg, tako da z vsakim 1 m pridobivanja dodamo 9810 joulov energije. Pretvorili bomo v vatne ure kot najpogosteje uporabljeno enoto. Torej, 9810 joulov = 2.7 do 5 vatnih ur.
To bi lahko zagnalo 100-vatno žarnico samo 98.1 sekunde, vendar te energije ne moremo popolnoma pretvoriti. Črpalna hidroelektrarna tehnologija za shranjevanje sončne energije v vodi ima približno 80-odstotno učinkovitost, tako da bi bilo to bližje 78.5 sekunde in če dvignemo višino zgornjega rezervoarja na 286 m, kot je Turlock hill na Irskem, ta 1 cm3 vode bi lahko to isto žarnico napajala 22,452 sekund ali približno 6.2 ure.
- Kakšno vrsto energije je mogoče shraniti v vodi?
V vodi je mogoče shraniti vse oblike električne energije, od sončne energije do energije iz fosilnih goriv.
Priporočila
- 40 najboljših podjetij za sončno energijo po državah
. - 7 najboljših uporab sončne energije | Prednosti in slabosti
. - Stvari, ki jih morate upoštevati pri načrtovanju sistema sončne ulične razsvetljave
. - 9 stopenj v procesu presoje vplivov na okolje
. - Izčrpavanje naravnih virov, vzroki, učinki in rešitve
. - Top 10 okoljskih problemov in rešitev
Po duši strasten okoljevarstvenik. Vodilni pisec vsebin pri EnvironmentGo.
Prizadevam si za ozaveščanje javnosti o okolju in njegovih problemih.
Vedno je šlo za naravo, zaščititi moramo, ne uničevati.