Almagasenament d'energia en aire comprimit

Archiu:Bouteille air démarrage.JPG

Almagasenament d'energia en aire comprimit

Almagasenament d'energia d'aire comprimit (CAES, per les seues sigles en anglés) és una tecnologia que permet almagasenar energia generada en un moment determinat per al seu us en un atre moment, utilisant aire comprimit. A gran escala, els sistemes CAES aprofiten els periodos de baixa demanda d'energia (fòra de les hores punta) per a almagasenar energia, la qual després es llibera durant els periodos d'alta demanda (càrrega màxima). Els sistemes a chicoteta escala s'han utilisat en aplicacions com la propulsió de locomotores de mina. En els sistemes a gran escala, és crucial conservar l'energia tèrmica associada en l'aire comprimit, ya que el malbarat de calor pot reduir significativament l'eficiència energètica del procés d'almagasenament.

Tipos

La compressió d'aire crea calor; l'aire és més calent despuix de la compressió. l'expansió requerix calor. Si no s'afig més calor, l'aire serà molt més fret despuix de l'expansió. Si la calor generada durant la compressió pot ser almagasenat i utilisat durant expansió, l'eficàcia de l'almagasenament millora considerablement. Hi ha tres maneres en quines un sistema CAES pot bregar en la calor. L'almagasenament d'aire pot ser adiabàtic, diabático, o isotèrmic.

Adiabàtic

L'almagasenament adiabàtic continua per a mantindre la calor produïda per la compressió i la torna a l'aire quan s'expandix l'aire per a generar energia. Est és un tema d'estudi en curs, sense plantes a escala d'utilitat a partir de 2015, pero un ADELE proyecte alemà té previst dur una planta de demostració (360 megavats de capacitat d'almagasenament) en el servici en 2016. L'eficiència teòrica d'almagasenament adiabàtica s'aproxima a 100% en un aïllament perfecte, pero en la pràctica l'eficiència d'anada i regrés s'espera que siga del 70%.[4] La calor pot ser almagasenat en un sòlit com el formigó o pedra, o més provablement en un líquit com l'oli calent (fins a 300 °C) o solucions de sals foses (600 °C).

Diabático

Almagasenament diabático dissipa molt de la calor de la compressió en bescanviadors (aproximant-se aixina a compressió isoterma) a l'atmòsfera en forma de rebujos; essencialment, perdent, aixina, l'energia renovable usada per a realisar el treball de compressió. Despuix de la retirada, la temperatura de l'aire comprimit és l'únic indicador de la cantitat d'energia almagasenada que permaneix en l'aire. El calfament pot realisar-se en un cremador de gas natural per al grau d'utilitat d'almagasenament o en una massa de metal calfada. A mida que la recuperació sol ser més necessària quan les fonts renovables estan en repòs, el combustible té que ser cremat per a compensar la calor malgastada. Açò degrada l'eficiència del cicle de recuperació d'almagasenament; i si ben este enfocament és relativament simple, la crema de combustible aumenta el cost de l'energia elèctrica recuperada i posa en perill els beneficis ecològics associats en la majoria de les fonts d'energia renovables.No obstant, açò és fins ara l'únic sistema que ha segut implementat comercialment.

El McIntosh, Alabama CAES la planta requerix 2.5 MJ d'electricitat i 1.2 MJ valor de calefacció més baixa (LHV) de gasista per a cada megajoule de producció d'energia, corresponent a una eficàcia de recuperació de l'energia d'aproximadament 27%. Un General Electric 7FA 2x1 cicle combinat planta, un del més eficaç plantes gasistes naturals en operació, utilisa 6.6 MJ (LHV) de gasista per kW·h va generar, una 54% eficàcia tèrmica va comparar al McIntosh 6.8 MJ, en 27% eficàcia tèrmica.

Isoterm

Métodos de compressió i expansió isotèrmica intenten mantindre la temperatura operativa per intercanvi de calor constant a l'entorn. Són sol pràctics per a nivells de baixos d'energia, sense necessitat de bescanviadors molt eficaços. L'eficàcia teòrica d'almagasenament d'energia isoterma s'acosta 100% per a una perfecta transferència de calor a l'entorn. En la pràctica, cap d'estos cicles termodinàmics perfectes és obtenible, quan algunes pèrdues de calor són inevitables.

Propenc Isoterm

Prop isotèrmic (compressió i expansió) és un procés en el que l'aire comprimit està molt prop d'una gran massa tèrmica incompresible com una estructura absorbint i lliberant calor (HARS) o aigua polvorisada. Un HARS generalment es compon d'una série d'aletes paraleles. Quan l'aire està comprimit la calor de la compressió és ràpidament transferida a la massa tèrmica, per lo que la temperatura del gas s'estabilise. Un circuit de refredat extern és llavors utilisat per a mantindre la temperatura de la massa tèrmica. L'eficàcia isotèrmica (Z) és una mida de quan el procés es troba entre un procés isotèrmic i adiabàtic. Si l'eficàcia és 0%, llavors és totalment adiabàtic; en una eficàcia de 100%, és totalment isoterm. Normalment en un procés isoterm propenc una eficàcia de 90-95% pot ser esperat.

Un atre

Una implementació d'isoterm CAES usos alt, mig i pistones de pressió baixa en série, en cada etapa seguida per un airblast venturi bomba que sortejos aire ambiental sobre un aire-aire (aigua de mar o aire) bescanviador de calor entre cada etapa d'expansió. Primers dissenys de torpedo d'aire comprimit varen utilisar una aproximació similar, substituint aigua de mar per aire. El venturi calfa l'agotar de l'etapa de precedir i admet este precalentador d'aire a l'etapa següent. Esta aproximació era àmpliament adoptada en varis vehículs d'aire comprimits com H. K. Porter, els tramvies i locomotores miners de l'inc. Ací la calor de compressió és eficaçment almagasenat en l'atmòsfera (o mar) i va retornar més vesprada damunt.

Compressors i expanders

La compressió pot ser feta en eléctricamente powered torbe-compressors i expansió en turbo 'expanders' o motors d'aire que conduïxen generadors elèctrics per a produir electricitat.