Rüzgar enerjisi son iki yılda üst üste üst üste büyüme yaşadı, küresel yenilenebilir enerji portföylerinin temel bir parçası olarak kendini kurdu: rüzgarın sabitlenme ve en son derece güvenli hale getirilmesi için gerekli olan enerji sistemlerinin en yüksek hızlarını azaltması için elektrik akımının yanı sıra, yüksek enerji depolama sistemlerinin en umut verici ve ölçeklendirme teknolojilerinin gerektirdiği gibi.

Flywheel Energy Storage Systems Systems

Nasıl Uçan Mağaza ve Serbest Enerjiyi Nasıl Öldürüyor

Bir sinekli enerji depolama sistemi basit bir prensip üzerinde çalışır: geri dönen bir kütle (petrol) çok yüksek hızlara kadar, rotorun momentumunda kinetik enerjiyi depolamak. Enerji gerektiğinde, süreç ters yönde çalışır - bir jeneratör olarak çalışır, elektriksel rotasyonel kinetik enerjiyi elektrik enerjisine geri dönüştürür.Tokyoda 10.000 ila 100.000'den fazla rotasyona kadar uzanan hızlarda geri döner.

Flywheels hızlı yanıt süreleri ile karakterize edilir - saniyeler arası milisaniyeler - onları minimum bozulma ile ideal hale getirirler.Şimdi, kısa süreler için yüksek patlamalar (saniyeler dakikalar) ve elektrokimyasal bataryaların, genellikle 100.000 tam şarj döngüsünden fazla bir süre içinde en az bozulma ile daha fazla.

Flywheel Technology'deki Son Yenilikler

Son on yıl, malzeme bilimi ve elektromekanik mühendisliğindeki gelişmeler tarafından yönlendirilen uçlu tasarımda önemli atılımlar gördü.En önemli yenilikler şunları içerir:

  • [[0)Composite rotorları:[Döneticiler ve Güçler, 25 kWh'den 100 kWh'ye kadar olan kapasiteye sahip olan, yüksek performanslı rotorlara göre çok daha yüksek hızlarda geri dönebiliyor.
  • [FONT:0)Magnetic yataklar:[Dönetici:[Dönetici:0) Pasif ve aktif manyetik yarayaj, hareket parçaları arasında fiziksel temas ortadan kaldırır, sıfıra yakın olan kayıpları azaltır. Yüksek sıcaklık süper iletkenliği (HTS) yatakları da geliştirilir, daha düşük kayıplar ve kompakt, yüksek hızlı tasarımları sağlar.
  • [FONT=0]Modular sistemleri: [Dönder: ] Flywheel üreticileri şimdi New York Bağımsız Sistem Operatörlerine (NYISO) uygun olarak depolanabilir.Bu ölçeklenebilirlik, FESS'i Stephentown'da çalıştırılan 20 MW uçlu tesis için uygun hale getirir, New York Bağımsız Sistem Operatöre (NYISO)
  • [FONT:0)Integrated motor-generators: Güç elektroniklerinde ilerlemeler ve kalıcı mıknatıs makineleri aynı elektrik makinesinin hem motor (piste hızlanması) hem de jeneratör (bunun kısaltması için) aynı elektrik makinesine izin verir.

Özellikle heyecan verici bir gelişme, ABD Enerji Bakanlığı (EPRI) ve Elektrikli Güç Araştırma Enstitüsü (EPRI) ile bir işbirliği de dahil olmak üzere, hibrit depolama sistemleri için uç tekerleklerin kullanımıdır.

Rüzgar Çiftliği ile Uçucuların Entegrasyonu

Rüzgar türbinleri, bu hızlı dalgalanmaları düzgünleştirmek için benzersiz bir şekilde uygun, hızlı şarj edici bir şekilde şebekeye teslim edilen güçle karşı karşıya kalır.Bir gust rüzgar hızını artırırken, uçarak aşırı enerjiyi hızlanır; rüzgar aniden, uçarak sürekli çıktıları korumak için enerjiyi azaltır.Bu düzgün bir şekilde hareket eden rüzgar çiftliği operatörleri, sabit limitleri ve gerilim kontrolü için gerekli olan gereksinimleri karşılar.

Tekniklemenin ötesinde, sinek tekerlekler birincil frekans yanıtını sağlayabilir, sentetik inertia ve güç oscillation damping.In functionality-based nesil (örneğin rüzgar ve güneş gibi) displaces senkronizasyon jeneratörleri, grid frekansı sabitleyen doğal inertia kaybeder; Örneğin, İskoçya'da 10 MW uçlu sistem bunu atarak ve karampingli gerçek gücü enjekte ederek, böylece Avrupa ve Kuzey Amerika'da şebeke stabilitesini korumak için 15 tane proje başarıyla eşledi.

Sınırlar ve Devamlı Araştırma

Avantajlarına rağmen, sinek tekerlekleri sınırlamaları vardır. Enerji yoğunluğu bataryalarla kıyaslanır - 100-250 Wh /kg ile lityum-iyon kimyagerleri için bu, yüksek ölçekli uygulamalar için hala yüksek maliyetlidir.

Comed Air Energy Storage (CAES)

CAES Operasyon İlkeleri

Comed Air Energy Storage, bir yeraltı mağarasında havayı sıkıştırmak ve depolamak için elektrik enerjisini kullanır; Enerji depolanması, boru hattı veya üst düzey tank. Elektrik gerektiğinde, sıkıştırılmış hava jeneratörü uzun süreli olarak ölçeklenebilir hale getirir.

CAES'nin üç ana çeşidi vardır: [Dönetici[Dönetici] [Dönetici] [Dönetici), [[Dönetici (% 42–55) ve CO2 emisyonlarını azaltmak için ısıyı yakalayan ve ek bir ısı geçişi sırasında elde eden ısıyı yakalayan, daha yüksek ısınmış bir ısınmış bir ısıya çıkarmak için doğal gazın ısıtılması.

CAES Teknolojisinde İleriler

En eski iki ticari CAES bitkisi –Huntorf (Almanya, 1978, 290 MW) ve McIntosh (Alabama, 1991, 110 MW) - diabatik teknoloji kullanın ve mağaralı depolama ile çalışır. Ancak son gelişmeler CAES'yi daha yüksek verimlilik, daha düşük maliyet ve daha fazla esneklik için zorluyor:

  • [Adiabatic CAES (A-CAES): [FONT: 1] Pilot ve gösteri tesisleri şimdi inşa ediliyor. Almanya'da RWE tarafından A-CAES projesi, 20 MW rüzgar çiftliğinde bir miktar ısı depolama sistemi kullanıyor.
  • [FONT:0) İleri Dönüşümlü Türbin Tasarımı:[Dönetici:0) İleri Dönüşümlü Türbin Tasarımı:[Döneticileri)[[Döneticileri yüksek çözünürlükte ve baskıları ele geçirebilen Türbinler, Inconel ve seramik kaplamalar gibi malzemelerle geliştirilmektedir.
  • [FONT:0)Yeraltı depolama yenilikleri: [Döntgen: [Dönetici] Katı mağaraları da araştırıyorlar ve Pasifik Okyanusu'nun (örneğin, büyük çelik boruları kullanarak üst düzey depolama potansiyeli de daha küçük tesisatlar için uygulanabilir.
  • [FONT:0) Rüzgar çiftlik operasyonları ile birlikte hareket etti: Akıllı kontrol sistemleri rüzgar enerjisi tahminlerine dayanarak sıkıştırma zamanını optimize edebilir, rüzgarın bol olduğu ve fiyatların düşük olduğu zaman enerji depolamak ve bu da düşük maliyetli bir gelir akışı sağlar.

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (IRENA), üretim ölçekleri yukarı 100 /kWh'in altında kurulabilecek birkaç uzun vadeli depolama teknolojisinin biri olarak CAES'yi vurguladı.

CAES ve Rüzgar Gücü Arasında Bir Şey

Rüzgar nesli ve elektrik talebinin değişken ve çoğu zaman tam zamanlı olarak zamanlaması, CAES'i doğal bir ortak haline getirir.Birçok bölgede rüzgar, düşük olduğunda geceleri en güçlü rüzgarlar; sakin günlerce, talep yüksek olabilir. CAES, rüzgar çiftliklerinin enerjiyi zirveye ve CAES motor-jeneratöre dönüştürmesine ve maliyetleri azaltmasına izin verir.

Texas'ta, Elektrik Güvenilirliği Texas Konseyi (ERCOT), kuzey deniz bölgesi için iletim kısıtlamaları ve aşırı reçel nedeniyle rüzgar eğriliğinin% 90'ını ekleyebildiğini gösterdi. Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) tarafından yapılan çalışmalar, COES'nin% 90'ını ek olarak, kuzey deniz bölgesi için benzer şekilde verimli bir şekilde enerji tedarik edebileceğine yardımcı olabilir.

Ekonomik düşünceler ve İşsizlik Durumları

CAES, daha uzun bir tarihte, yararlı ölçeklerde uçanlardan daha uzun bir geçmişi var, ancak CAES için depolama teknolojisinin en düşük maliyetli (topraklı) ve büyük sistemler için enerji kapasitesinin 100 $ - 60'ı kullanarak - uzun inşaat süreleri boyunca çalışır ve nispeten düşük yuvarlak-dönüşüm verimliliği, çünkü yakıt Birleşik Devletler'de depolama alanından daha düşük maliyetlidir.

Karşılaştırmalı Analiz: Rüzgar Entegrasyonu için CAES karşı Uçucular

Izgaradaki sabit roller

Flywheels ve CAES rüzgar enerji depolama alanında farklı ama tamamlayıcı nişler işgal ediyor. Flywheels kısa sürede, yüksek enerji uygulamaları - yüksek talep süreleri için uygun bir depolama portföyü oluşturmak - onları rüzgar çiftliğinde iyi tasarlanmış bir depolama portföyü oluşturmak ve hızlı bir yanıt ve CAES için bir araya getirmek, her teknolojideki özel zaman tasarrufu sağlamak için optimize edilebilir.

Her iki teknolojiyi birleştiren Hibrit sistemler inceleniyor. Örneğin, 100 MW rüzgar çiftliğinin aynı ağ bağlantı ve kontrol mimarisi ile birlikte 10 MW / 400 MW CAES bitkisini paylaştığında, uçan yedek parçaları, rüzgarın tahmini ve deşarjları geçtiğinde birkaç karma depolama projesini finanse ediyor.

Grid Reliability ve Curtailment Reliability and Curtailment Reliability

Her iki teknoloji de net rüzgar gücünün yetimlerini azaltarak daha yüksek ağ güvenilirliğine katkıda bulunur. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley, uçucuların bir kombinasyonunu ekletir (çok saatlik dalgalanmalar için% 2) ve CAES (20 rüzgar kapasitesi) yüksek oksijenli bir senaryoda, rüzgar çiftliğinin% 90'ını depolamadan daha azına kıyasla, yüksek frekanslı değişkenliği ele geçirdi.

Future Outlook ve Araştırma Yolu

Önümüzdeki on yıl hem teknolojilerin sürekli olarak rafinerisini görecek.For flywheels, araştırma, gelişmiş vakum sistemleri ve süper iletkenlik yatakları aracılığıyla kendini daha güçlü bir şekilde entegre etmeye odaklanacak; fosil yakıt kullanımı ve yaklaşım verimliliğini ortadan kaldırmak için daha hafif kompozit uçaklarla daha düşük maliyetlidir.Brex 2020-play modüler sinek parçaları, rüzgar türbinleriyle entegre edilebilir bir rüzgar türbinini entegre edebilir.For CAES için, sınır, bir deniz sıkıştırması ile yeniden canlanır ve fosil yakıt kullanımı ve maliyetle azalır.

Dijitalleşme ve yapay zeka giderek artan bir rol oynayacaktır. Hava tahminlerini, piyasa fiyatlarını ve depolama devletini en iyi şekilde, en uygun şekilde, en uygun gelirleri ve şebeke stabilitesini destekleyen makine öğrenme modelleri, rüzgar enerjisi rampalarını ve önceden şarj edilenleri tahmin etmek için eğitilmiştir, ihtiyaç duyulan devir miktarını azaltır.

Politika çerçeveleri de gelişmektedir. Amerika Birleşik Devletleri'nde Federal Enerji Düzenleme Komisyonu'nun Sipariş 841 ve sonraki siparişler, ulusal enerji ve iklim planlarında enerji depolamalarına izin vermek için şebeke operatörlerine izin vermek için şebeke operatörlerine ihtiyaç duymaktadır. Bu, hem uçan tekerlekler hem de CAES için yeni gelir akışları açtı.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Flywheel enerji depolama ve sıkıştırılmış hava enerji depolama alanı, rüzgar enerjisinin temel meydan okumasını ele alan iki yüksek tamamlayıcı teknolojidir. Flywheels, stabilizasyon ve düzenleme için hızlı bir şekilde enerji tasarrufu sağlar; CAES, küresel elektrik karışımının paylaşımı için ölçeklenebilir, düşük maliyetli depolama miktarı sunar, gelişmiş depolamanın rolü, manyetik taşıma sistemleri, destekleyici bir enerji verimliliği sağlamak için gerekli olan enerji tasarrufu sağlar.