Büyüyen bir Gelecekteki Bir Geleceğin Beyazı için Gereklidir

Yenilenebilir enerjiye doğru küresel değişim, iklim zorunlulukları tarafından hızlanıyor ve teknoloji maliyetleri düşüyor. Rüzgar ve güneş enerjisi artık hızla büyüyen elektrik üretimi ile hesaplanıyor. Ancak, doğal yetimler ve enerjiler, güneş her zaman parlamaz ve rüzgarlar, doğal gazlar gibi önemli zorluklar yaratıyor.

Geotermal enerji yenilenebilir kaynaklar arasında duruyor, çünkü Dünya'nın iç yerinden sürekli, temel ısı tedariki sunuyor. Ancak jeotermal bitkiler bile operasyonel kısıtlamalarla karşı karşıya kalıyor: Genellikle sürekli olarak verimlilik sağlamak için sabit bir akıştan çıkıyorlar, ancak çözüm, elektrik enerjisi depolamadan sonra elektrik üretimine izin veren jeotermal enerji tasarrufu sağlar.Bu, jeotermal depolama sistemleri talep edilen düşük maliyetli ve yüksek oranda sabit bir akış süreleri serbest bırakır.Bu dönüşümler için sabit bir yük kaynağına dönüşür.

Geoterm Energy Storage Fundamentals'ı Anlamak

Geotermal enerji depolama jeotermal rezervuarlardan veya endüstriyel süreçlerden ısı alır ve daha sonra elektrik için bir ortamda depolanır. Elektrokimyasal formdaki enerji depoları, jeotermal depolama, saatlerce veya hatta günler sonra çizilebilir termal enerji korur. temel prensip basit: Aşırı ısı enerjisi, hızlı enerji üretimi ve depolama ortamına sahiptir.

Jeotermal depolama verimliliği, kaynağın sıcaklığına bağlıdır, depolama ortamı ve yakıt kaynakları için, ısı kapasitesi ve jeotermal depolama sırasında ısı kayıplarının en aza indirgenmesi için gerekli olan maliyet seviyesi zaten 4-12 saatten fazla bir süre boyunca rekabetçidir ve daha ucuz hale gelir.

Anahtar Performans Metrikleri

Jeotermal depolama çözümleri değerlendirildiğinde, grid operatörleri birkaç teknik parametreyi dikkate alır:

  • [FONT:0)Round-trip verimlilik (RTE): ), elektrik çıktısının ısıtılmasına oranı.Modern sistemler depolama sıcaklığı ve dönüşüm teknolojisine bağlı olarak% 60-80'lik RTE'ye ulaşır.
  • [FONT:0]Storage kapasitesi (MWh-th): [Dönetici: 1) Depolamak için depolanabilir olan toplam ısı enerjisi miktarı. Büyük ölçekli aquifer depolama yüzlerce GWh-th tutabilir.
  • [FONT:0)Discharge süresi:[Dönetici:[Dönetici) Depolamanın sağladığı süre, 6-24 saat boyunca genellikle mevsimsel yeteneklerin ortaya çıktığı zaman kazanır.
  • [FONT:0)Sorumlu zaman: [Döntme:0]Döntgen: 0,3|Döntgen depolama sistemleri, gaz türbinlerine benzer dakikalarda yanıt verebilir.

Bu ölçümler, kısa süreli bataryalara tamamlayıcı olarak jeotermal depolama ( saniyeler arası saatler dalgalanmaları) ve orta-durma dengeleme için hidro pompalanan bir rakip.

Geoterm Enerji Depolama Çözümleri

Farklı depolama teknikleri portföyü geliştirildi, her biri farklı jeolojik koşullara, sıcaklık aralıklarına ve şebeke gereksinimlerine uygundur. Üç birincil kategori, inşaatçı medya, aquifer ve rezervuar depolama alanında termal enerji depolamadır.

Elektrik Enerji Depolama (TES) Mühendisli Medyada

TES sistemleri yüksek sıcaklıklarda ısıyı depolamak için sağlam veya sıvı malzemeler kullanır. Ortak depolama medyası molten tuzlar, seramikler, ezilmiş bir kaya ve faz değiştirme malzemeleri içerir. jeotermal bir bağlamda, ısı genellikle jeotermal sulardan alınır ve depolama ortamına ısı değiştiriciler yoluyla transfer edilir.

Bir umut verici yapılandırma, eğimli bir yatak veya alt yüzeyde delikli bir şekilde depolanır. İsveç'teki ısı depolama (HEET) projesi, 70'in üzerinde retrieval efficiencies üzerinde yüksek çözünürlükte 90 GWh-th'e kadar, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan bir miktar tuz depolama (güneşten yüksek çözünürlükte) 300-560&de çalıştırılabilir;C'ye kadar kullanılabilir.

Aquifer ve Reservoir Storage

Aquifer termal enerji depolama (ATES) doğal yeraltı su taşıma formlarını depolama rezervuarları olarak kullanır. Düşük elektrik talebi döneminde, yeraltı suyu veya daha fazla yenilenebilir elektrik kullanarak pompalanır ve sıcak bir şekilde enjekte edilir.

ATES sistemleri özellikle cazip çünkü mevcut altyüz altyapıdan yararlanıyor ve büyük yüzey tankları gerektirmez. Stuttgart şehri, Almanya, hem ısıtma hem de binalara destek veren bir bölge ölçekli ATES sistemi işletiyor, aynı zamanda Birleşik Devletler'de, Enerji versquo'da yapay kırıklar oluşturmak için; Geotermal Teknoloji Ofisi şarj sırasında ve daha sonra ısıtılmış enerji depolama kapasitesinin (RTES) [RTES) [FONT) [FONT: 6,6,2) verimli bir şekilde elde edilmesi için geliştirilmiş olan elektrikli betonlar için su tasarrufu sağlıyor.

Heat Pump Storage (Geoterm Heat Pumps with Mevsimsel Storage)

Bina ve soğutma için sık sık sık kullanılan, arazide ısıtılabilir ve kışın ısı pompası (GHP) bu mevsimsel olarak pillerin ekonomik olarak elde edemeyeceğini dengelemek için.

Drake Solar Community in Alberta, Kanada, jeotermal enerji depolama (BTES) sistemini kullanarak, güneş ısısını kış kullanımı için depolamak için kullanmak, topluluk versquo% 97 ile tanışmak; ısıtma talepleri.Bu örnek doğrudan jeotermal enerji üretimine bağlı olmasa da, aynı konsept jeotermal bitkilerden veya aşırı rüzgardan ve güneş elektrikten dirençli ısıtma elementlerinden ısıtılabilir.

Grid Entegrasyon: Geoterm Storage Stability Services Nasıl Sağlanır

Talep üzerine şarj ve deşarj yeteneği, jeotermal depolamayı, grid operatörleri için çok yönlü bir araç haline getirir. Aşağıdaki alt bölümler, jeotermal depolamanın sunabileceği özel hizmetleri detaylandırır.

Yük Balancing ve Peak Shaving

Elektrik talebi öngörülebilir günlük ve mevsimsel desenleri takip eder. Geoterm depolama sistemleri sadece jeotermal bitki ekonomisini geliştirir, ancak ayrıca doğal gaz tarafından toplanabilir. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) tarafından yapılan bir çalışma, 4 saat boyunca termal depolamanın 4 saatinin elektrike dönüştürüldüğü ve primli bir çiftliğe dönüştürülebileceğini tahmin eder.Bu arbitraj tesisine sadece% 85 ila% 10-20 arasında yıllık gelir artışına ihtiyaç duyar.

Frekans Yönetmeliği ve Hızlı Yanıt

Grid frekansı dar sınırlar içinde kalmalıdır (örneğin, 60 Hz ± Kuzey Amerika'da 0.05 Hz). Kaynakta bulunan ve talep arasındaki dengesizlikler, sıvıların depolanabilir veya düşük saniyeler içinde depolanabilir.Bu, geleneksel jeotermal bitkilerin üzerinde önemli bir avantajdır, ki bu da hızlı değişikliklerden kaçınmak için rezervuar baskısını başarıyla tamamlamak için önemlidir.

Rezervuar ve Yetkilendirme Backup

Büyük bir jeneratör veya iletim hattı beklenmedik bir şekilde gezilerken, şebekenin 10 dakika içinde yükselebilecek rezerv kapasiteye ihtiyacı vardır. Geoterm depolama sistemleri, bir mil içinde yüksek fiyatlara kadar devam edebilir; örneğin, Kaliforniya Bağımsız Sistemi Operatör (CAISO) tarafından şarj edilir ve minimum yük için çalışır.

Black Start Capability

Tam bir ağ karaout'ta, güç bitkilerinin kendi sistemlerini yeniden başlatması için dış bir elektrik kaynağına ihtiyacı vardır. Geoterm bitkiler depolama ile İZFLT:0) Siyah start[D 1: 1) kapasite: Güvenli ısı, şebeke gücüne güvenmeksizin elektrik üretmek için kullanılabilir. Bu, birkaç yenilenebilir kaynağın sunabileceği kritik bir güvenilirlik hizmetidir, ada şebekeleri ve mikrogridler için değerli jeotermal depolama sağlar.

Geoterm Storage for Grid Management

Yukarıda belirtilen özel hizmetlerin ötesinde, jeotermal enerji depolama, güç sektörünün daha geniş karbonizasyonunu destekleyen sistemik avantajlar sunar.

Geliştirilmiş Grid Stability ve Resilience

Aşırı yenilenebilir nesli absorbe ederek ve gerektiğinde serbest depolama, rüzgar ve güneş ile ilişkili volümeleri karıştırarak, önemli bir jeotermal depolama ile ilişkili olan bir şebeke, güvenilirlikten ödün vermeden daha yüksek değişken yenilenebilir kaynakları entegre edebilir.Bu özellikle de bölgeler için 80-% 100 yenilenebilir elektrik hedef olarak önemlidir.

Fossil Yakıt Peakers'de Reliance azaltıldı

Peaker bitkileri, bu bitkileri çalıştırmak ve yerel hava kalitesini artırmak için pahalıya mal oluyor çünkü 1 GW'yi 1.5 milyon tonla doğal gaz toplayıcılarının yerine getiren Temiz Hava Görev Gücü tarafından 2022 analizi.

Maliyet Tasarrufları Daha Fazla Utilizasyon yoluyla

Geotermal enerji santralleri yüksek sabit maliyetlere sahiptir, ancak düşük değişken maliyetlere sahiptir.Ek depolama tesisinin günün daha fazla saati için tam kapasitede çalışmasını sağlar ve böylece elektrik seviyesi (LCOE) depolamanın kendi yararları da düşük maliyet maliyetinden daha az (genellikle $ 2/kWh-th), 6 saatten daha uzun süre boyunca batarya depolama sağlar.

Diğer Yenilenebilir Kaynaklarla Enerjiler

Geoterm depolama sadece jeotermal ısı tarafından değil, aynı zamanda jeotermal enerji ve güneş elektrik ile şarj edilebilir.Ekstrasiyonlar sırasında, elektrik fiyatları sıfır veya negatif olarak düşebilir.Bu, ucuz elektrikten tasarrufa karşı dayanıklı ısıtıcılara veya ısı pompalara kadar kullanabilir.Bu, genel varlık kullanımını artıran ve tedavi oranlarını azaltan bir hibrit yenilenebilir-storma sistemi yaratır.

Meydanlar ve Teknik Hurdles

Sözcülüğe rağmen, jeotermal depolamanın yaygın olarak dağıtılması, devam eden araştırma ve yatırım gerektiren birkaç engelle karşı karşıyadır.

Yüksek Upfront Capital Costs

Sıcaklık iyileri, ısı değiştiricileri inşa etmek ve termal depolama medyalarının kurulması sermaye yoğundur. Orta ölçekli RTES sistemi (50 MW, 8 saat depolama) 150 $ - 250 milyon dolara mal olabilir, pompalanan hidrokarbonlarla karşılaştırılabilir, ancak daha uzun süreler ile maliyetlerin kaldırılması bekleniyor.

Site-Specific Geological Limitations

Her yer, permeability, sıcaklık gradient ve kaya kompozisyonu verimli depolama için doğru kombinasyonuna sahip değildir. ATES, geofiziksel anketler kullanarak aquifers gerektirir ve iyi test etmek için çok iyi olur. EGS tabanlı depolama, sıcak kuru kaya oluşumlarında en iyi çalışır, ki bu da tectonik olarak aktif bölgelerde daha yaygındır.

Heat kaybı ve Verimlilik Degradasyon

Uzun depolama süresi ( aylare kadar), ısı yavaş yavaş yavaş yavaş çevreleyen kayaya karışır. ATES sistemleri, ısı kaybı, on yıl boyunca depolama kapasitesine bağlı olarak% 10 ila% 30 arasında değişebilir. Gelişmiş yalıtım malzemeleri ve optimize edilmiş iyi tasarımları bu kayıpları azaltmak için geliştirilir. Ek olarak, termal bisiklet iyi kayaların yakınında, potansiyel olarak atık kapasitelerini on yıllar boyunca etkileyebilir.

Düzenleme ve İzin Vermek

Yeraltı enjeksiyonu ve ısıtmalı sıvıların depolama alanı, Güvenli İçme Suyu Yasası (ABD'de) ve AB Su Çerçeve Yönergesi gibi yasalar altında çevresel düzenlemelere tabidir. İzin verme 3-7 yıl sürebilir ve topluluk kabulünü elde etmek, sismik risk ve koruma hakkında şeffaf iletişim gerektirir. Birçok yargıcı, proje geliştiricileri için belirsizlik yaratmaz.

Gerçek Dünya Projeleri ve Vaka Çalışmaları

Birkaç öncü proje, jeotermal depolamanın teknik fizibilitesini ve ekonomik uygulanabilirliğini göstermektedir.

Geysers, California

Kuzey Kaliforniya'daki Geysers jeotermal alanı, düşük talep süresi boyunca aşırı buharın çeşitlileştirilmesi ve rezervuarın kullanılması durumunda, buharın üretimine ek olarak, buharın üretimine ek olarak, yüksek oranda yatırım yapmadan 100 MW'a kadar etkin bir şekilde artarak üretime devam etmesidir.

Krafla Geotermal Güç Santrali, İzlanda

İzlanda’ Krafla bitkisi (120 MW) bir filiz:0) Kışın yakın bir kasaba için sıcak su tedarik etmek için depolanan bir bölge ısıtma ağı için. ısıtma talebi düşük olduğunda, fazla jeotermal ısı, 14 delik içeren bir arazide depolanır.

Pittsburgh'da Pilot Projesi, Birleşik Krallık

Birleşik Downs Deep Geotermal Power projesi, düşük talep süreleri boyunca üretilen bir kırık ağı kullanacak. Proje İngiltere hükümeti versquo tarafından finanse edilmektedir; Enerji Girişimci Fonu ve 2025 tarafından operasyonel olarak bekleniyor.

Future Yol ve Araştırma

Maliyetleri azaltmak, verimliliği artırmak ve jeotermal depolamanın coğrafi uygulanabilirliğini genişletmek için birkaç araştırma.

Gelişmiş Reservoir Engineering

Araştırmacılar, depo rezervuarlarında araştırma için karmaşık ısı kurtarma modelleri geliştiriyorlar. Makine öğrenme algoritmaları bu tür teknikler için bir test yatağıdır.Indüklenen sismiklik sırasında ısı kurtarma ve üretim programları. DOE’s FORGE (Frontier Gözlemevi for Research in Geotermal Energy) site.

Mekanik Güneş Güçleriyle Hibrit Sistemler

Yoğun güneş enerjisi (CSP) ile jeotermal depolama depolamayı birleştirmek, bir veldquo yaratır; iki enerji kaynağının sabit varlıkları yaymakla depolama maliyetini azaltır. Güneşli saatler boyunca, CSP ısıları depolama ortamına sahiptir; jeotermal ısı, sıcaklık bir gecede ısıyı korur.

Endüstri Süreçleri için Doğrudan Kullanımı

Geoterm depolama ayrıca endüstriyel termal yüklere (örneğin, gıda işleme, kimyasal üretim) sürekli yüksek sıcaklık ısısını gerektiren ısıyı depolamak için, elektrik fiyatları düşük olduğunda, endüstriyel tesisler enerji maliyetlerini azaltabilir ve şebekeye stres getirebilir.

Yüksek lgehirler için Mevsim Enerji Depolama

Kanada, İsveç ve Finlandiya gibi ülkeler güneş kullanılabilirliği konusunda aşırı mevsimsel varyasyona sahiptir. 10.000 ev bölgesine hizmet edecek büyük ölçekli delik ısı enerjisi depolama (BTES) mevcut jeotermal kuyulara geri verilebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geotermal enerji depolama, tam bir yenilenebilir bir ağa geçişte kritik bir eksik parça temsil eder.Bir temel yük kaynağından esnek, taşınabilir bir güç sağlayarak, geniş bir jeolojik ve iklim koşullarına ilişkin temel stabilite hizmetleri verirken, rüzgar ve güneş enerjisinin sürekli olarak eksik bir parça sunar.

Zorluklar devam ederken, devam eden pilot projeler ve araştırma girişimleri sürekli olarak maliyetleri azaltıyor ve performansları geliştiriyor. Uzun vadeli depolamanın eşsiz değerini tanıyan destekleyici politikalarla, j-zero elektrikle, jeotermal depolama, gelecek on yıl içinde ticari olgunluğa ulaşabilir.