פתרונות אחסון אנרגיה עשירים באמצעות חום גיאותרמי

פתרונות אחסון אנרגיה עשירים באמצעות חום גיאותרמי

אנרגיה גיאותרמית כבר זמן רב הוכרה כמשאב יציב, נמוך פחמן.אך אחת המגבלות ההיסטוריות שלה הייתה הניגוד בין ייצור חום לביקוש שיא.ההתקדמות האחרונה באחסון אנרגיה תרמי (TES) המשולבת עם מערכות גיאותרמיות מסלקות את המחסום הזה, המאפשרות שירותים, מתקנים תעשייתיים ורשתות חימום מחוזיים ללכוד חום עודף ושחרורו בדיוק כאשר הם הכרחיים, התפתחויות אלה הן קריטיות כמו סופגות יותר ויותר ממושכות ומתפתחות ומחוברקות כמעט כמו גם עבור מתחמיכותרות ושישות ושישות ושיש כמעט חצי אנרגיה גלובלית.

כיצד פועל אחסון אנרגיה גאוותרמית

Gthermal TES מאחסן אנרגיה תרמית ממקורות גיאותרמיים - או טבעי מים חמים / צוות או חום מופק באמצעות מערכות loop סגורה - לשימוש מאוחר יותר. זה ייצור אנרגיה מצריכה, המאפשר משלוח חום מתמשך, קבוע, אפילו כאשר פלט גיאותרמית פלט פלוקטים או ספייקטים הביקוש.העיקרון הוא פשוט: מזרקת חום לתוך מאגר תת-קרקעי או אמצעי במהלך תקופות נמוכות, אז תמציתית, לאחר מכן, הם לעתים קרובות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, על ידי חיסכון יעיל.

שלוש תצורות אחסון עיקריות שולטות בנוף: אחסון אנרגיה תרמי (ATES), אחסון אנרגיה תרמי חום חם (BTES), ומחסנית המערות או הבור. לכל אחד יש דרישות גיאולוגיות נפרדות ומאפיינים של ביצועים.

Aquifer Thermal Storage (ATES)

ATES משתמש אקוויפר טבעי כמו גם אמצעי האחסון וגם מאגר החלפת החום.בדרך כלל, זוג בארות הוא קידוח - אחד עבור הזרקת מים חמים במהלך הטעינה, אחר עבור החילוץ במהלך השחרור.הספק עצמו מספק נפח האחסון.ההתפתחויות האחרונות כוללות עיצובים סגורים-ATES כי ממזערים תגובות גיאוכימיות, כגון דחיסה וקירור, ושילוב של אלגוריתמים מתקדמים של אלגוריתמים מתקדמים, כאשר הם נמצאים ב אלגוריתמים עונתיים, כאשר הם נמצאים ב אלגוריתמים, ב אלגוריתמים חדשים של 70 אחוזים, כאשר הם נמצאים בדרגה 70, בדרגה של פרויקטים מתקדמים, כאשר הם נמצאים במדד הפחתת אלגוריתמים, כאשר הם אלגוריתמים, כאשר הם נמצאים בדרגה 70 אחוזים, כאשר הם נמצאים בדרגה 70.

אחסון אנרגיה בירוף (BTES)

BTES משתמשת במערך של נחורות אנכיות - לעתים קרובות 100 עד 300 מטר עמוק - מלא נוזל שינוי חום מתפשט דרך צנרת U-loop piping. הסלע או הקרקע שמסביב פועל כמדיום האחסון.החידושים ב גרוטסיביות גבוהה ומטגניבה גרפיט-enhanced חומרים מגפיל ספציפי יש שיפור משמעותי של שיעורי העברת חום.

Rock Cavern and Pit Storage

כאשר אקוויפרים הם מערות לא מתאימים, ממונדסים - מובלטים בסלע או בורות קונדות - יכול לאחסן מים חמים או קיטור בטמפרטורות גבוהות (עד 200 מעלות צלזיוס) מראש בציפויים בטון מבודדים וטכנולוגיה membrane גמישה הפחיתו את שיעורי אובדן החום ל- 1% ביום, מה שהופך אחסון לטווח ארוך קיימא.

פריצות טכנולוגיות אחרונות

שלושה תחומי חדשנות הם שיפור ביצועים והפחתה של עלויות בכל סוגי האחסון: חילופי חום משופרים, ניטור חכם ושליטה, וגישות היברידיות כי זוג גיאותרמאל TES עם טכנולוגיות משלימים.

שיפור ה-Borehole Heat Exchangers

פוליאתילן U-tubes מוחלפים על ידי עיצובים קואקסיאליים וחומרים משופרים תרמיים. צינורות סטרינל corrated, למשל, להגדיל את ההפרעות ואת העברת החום תוך התנגדות לדרגות.

מערכות בקרה ובקרה חכמות

טמפרטורה sensing (DTS) באמצעות כבלים אופטיים סיבים מותקנים לאורך צירי הלול עכשיו מספק פרופילי טמפרטורה בזמן אמת בכל העומק. בשילוב עם האינטרנט של דברים (IoT) חיישנים עבור קצב זרימה, לחץ, וכימיה מים, מפעילי יכול להתאים טעינה וניתוק לוחות זמנים דינמיים של ביצועים.

פתרונות אחסון היברידיים

אינטגרציה של CES עם אמצעי אחסון אחרים יכולה להתגבר על גבולות הטמפרטורה.לדוגמה, מערכת עשויה לאחסן חום זמני מתון (50–90 מעלות צלזיוס) ב aquifer for space, תוך שימוש בלולאה מלוטמת או חומרי שינוי שלב (PCS) עבור חום תעשייתי או ייצור חשמל בטמפרטורה גבוהה.

היתרונות העיקריים של Advanced Gethermal TES

קפיצות טכנולוגיות אלה מתרגמות ליתרונות הניתנים למדידה עבור מפתחי פרויקט אנרגיה, כלי רכב, ומשתמשי קצה.

שיפור יעילות ותפקוד

על ידי אחסון חום עודף במהלך תקופות של ביקוש נמוך, צמחים גיאותרמי יכול לפעול בגורמים קיבולת גבוהה יותר - לעתים קרובות מעל 90% - במקום להיות מחוספס. אחסון עונתי מאפשר חום המיוצר בקיץ כדי לענות על עומסי חימום החורף, ביעילות להפוך משאב עומס בסיס לתוך אחד. Efficiency של ATES מודרניים ו- BTES עכשיו מתחרים אלה של חום טבעי גז טבעי על בסיס של צמח על בסיס אתר.

שירותי Reliability ו-Geard Services

Gthermal TES יכול לספק יכולת גמישה מוצקה של רשתות חימום מחוזיות, צמצום ההסתמכות על רתיחה גזי מטענים שיא.באקלים קר, חום מאוחסן יכול להיות שוחרר במשך כמה ימים כדי לכסות אירועים קיצוניים מזג אוויר בשילוב עם משאבות חום, חום גיאוגרפי מאוחסן יכול גם לתמוך תוכניות תגובה בצד הביקוש, עוזר איזון רשתות חשמל עם חדירה מתחדשת גבוהה.

ניכוי עלויות על פני כל החיים

בעוד שעלויות ההון העליונות למקדח, מחליפי חום ומערכות בקרה נותרו משמעותיות, תוחלת חיים ארוכה יותר של ציוד (+ שנים למערך של נחורים משומר היטב) וצמצום התחזוקה של חומרים מתקדמים מורידים את העלות המודרגת של חום מאוחסן.המועצות האנרגיה הגותרמיות האירופיות המשולבות עם חיסכון תפעולי מרכישות המונעות מדלק, TES גיאות מתקדמות יכול להשיג תקופות של 5-8 שנים ליישומים לחימום.

יתרונות סביבתיים ושיקום

Gothermal TES מבטלת פליטות של הכפלה ישירה ומפחיתה את טביעת הרגל של פחמן של חימום ב 70-90% בהשוואה לגז טבעי.זה גם מונע סכסוכים לשימוש הקרקעי הקשורים לאחסון פני השטח ויכול להיות פרוס מתחת לתשתיות קיימות.

אתגרים ודרכים קדימה

למרות תנופה חזקה, מכשולים משמעותיים נשארים. גאולוגיים פנויות אומר שכל אתר דורש חקירה יסודית - סקרים פשיסטיים, בדיקות קידוח, ומודלים הידרוגולוגיים - חודשים מתועדים לזמני הפרויקט.מסגרות רגולטוריות לאחסון תרמי תת-קרקעי עדיין מתפתחות, במיוחד לגבי זכויות למרחב מקיפים והגנה על מים קרקעיים.

סדרי עדיפויות מחקר כוללים פיתוח עיצובים סטנדרטיים של מערך הבלוטות מודולריות, שיפור שמירה תרמית ארוכת טווח בתצורות בעלות יכולת נמוכה, ויצירת כלי סימולציה בקוד פתוח לחיזוי ביצועים מדויק.TheFLT:0:0 International Geothermal Association (IGA)igtureFLT:1 השיקה קבוצה ייעודית של עבודה על אחסון תרמי לתאם מאמצים אלה.

תחזית לעתיד ו-Scaling

תחזיות שוק מבלומברג New Energy Finance מציעות כי יכולת ה-Girmal TES יכולה לגדול מ-2 GWth כיום ל-25 GWth עד 2035, המונעת בעיקר על ידי חימום אזורי באירופה ובצפון אמריקה, בתוספת הביקוש לחום תעשייתי בסין.פרויקטים של טייסים המשלבים את כוח סולארי וביומסה מרוכזים כבר נמצאים תחת שלטון השמש ובארצות הברית.

ההתקדמות בתאום דיגיטלי - שבו מודל וירטואלי בזמן אמת של מערכת האחסון מעודכנת ללא הרף עם נתוני חיישן - יאפשר למפעילים לייעל / לקבוע לוחות זמנים וחיזוי צרכי תחזוקה. coupling Geothermal TES עם בינה מלאכותית יכול לפתוח עוד יעילות, מה שהופך את הטכנולוגיה תחרותית עם סוללות ליתיום-יון עבור שינוי תרמילי, בשבריר של עלות ההון לכל קיבולת וואטווראטומה.

בסופו של דבר, ההבשלה של אחסון אנרגיה תרמי גיאותרמית מייצגת חלק חיוני של פאזל הפלימיזציה - דרך לאחסן חום זול, בקנה מידה, תת-קרקעי, באמצעות טכנולוגיה שכבר הוכחה.עם המשך שיתוף פעולה בין מוסדות מחקר, חברות אנרגיה וקובעי מדיניות, מגזר TES הגיאוגרפי ממוקם להיות אבן הפינה של מעבר האנרגיה הנקי העולמית.