Hoe warmte kan worden gebruikt om hernieuwbare energie op te slaan

Hoe warmte kan worden gebruikt om hernieuwbare energie op te slaan Hoe kunnen we energie opslaan van intermitterende hernieuwbare energiebronnen? Benny (ik ben leeg) / Flickr, CC BY

Het effect dat fossiele brandstoffen hebben op de klimaat noodsituatie stimuleert een internationale impuls om koolstofarme energiebronnen te gebruiken. Op dit moment zijn wind- en zonne-energie de beste opties om op grote schaal koolstofarme energie te produceren. Maar ondanks verbeteringen in de afgelopen jaren aan beide prestatie en kosten, blijft er een groot probleem: de wind waait niet altijd en de zon schijnt niet altijd. Een elektriciteitsnet dat afhankelijk is van deze fluctuerende bronnen worstelt om constant te matchen vraag en aanboden dus hernieuwbare energie gaat soms verloren omdat het niet wordt geproduceerd wanneer dat nodig is.

Een van de belangrijkste oplossingen voor dit probleem is grootschalig technologieën voor elektriciteitsopslag. Deze werken door elektriciteit te verzamelen wanneer het aanbod de vraag overtreft en deze vervolgens vrij te geven wanneer het tegenovergestelde gebeurt. Een probleem met deze methode is echter dat het gaat om enorme hoeveelheden elektriciteit.

Bestaande opslagtechnologieën zoals batterijen zouden niet goed zijn voor dit soort processen, vanwege hun hoge kosten per eenheid energie. Momenteel, meer dan 99% van grootschalige elektriciteitsopslag wordt afgehandeld door gepompt hydro dammen, die water tussen twee reservoirs door een pomp of turbine verplaatsen om stroom op te slaan of te produceren. Er zijn echter grenzen aan hoeveel meer gepompt hydro kan worden gebouwd vanwege de geografische vereisten.

Een veelbelovende opslagoptie is opslag van verpompte thermische elektriciteit. Deze relatief nieuwe technologie bestaat al ongeveer tien jaar, en wordt momenteel getest in pilootfabrieken.

Hoe warmte kan worden gebruikt om hernieuwbare energie op te slaan De omzetting van elektriciteit in warmte gebeurt in het centrale circuit en vervolgens opgeslagen in warme en koude tanks. Pau Farres Antunez, auteur voorzien

Thermische elektriciteitsopslag met pomp werkt door elektriciteit om te zetten in warmte met behulp van een grootschalige warmtepomp. Deze warmte wordt vervolgens opgeslagen in een heet materiaal, zoals water of grind, in een geïsoleerde tank. Indien nodig wordt de warmte weer omgezet in elektriciteit met behulp van een warmte motor. Deze energieomzettingen zijn gedaan met thermodynamische cycli, dezelfde fysieke principes die worden gebruikt voor koelkasten, automotoren of thermische centrales.

Bekende technologie

Opslag van verpompte thermische elektriciteit heeft veel voordelen. De conversieprocessen zijn meestal gebaseerd op conventionele technologie en componenten (zoals warmtewisselaars, compressoren, turbinesen elektrische generatoren) die al op grote schaal worden gebruikt in de energie- en verwerkende industrie. Dit verkort de tijd die nodig is voor het ontwerpen en bouwen van verpompte thermische elektriciteitsopslag, zelfs op grote schaal.

De opslagtanks kunnen worden gevuld met overvloedige en goedkope materialen zoals grind, gesmolten zouten of water. En, in tegenstelling tot batterijen, deze materialen vormen geen bedreiging voor het milieu. Grote gesmolten zouttanks worden al vele jaren met succes gebruikt in geconcentreerde zonne-energiecentrales, wat een hernieuwbare energietechnologie is die we hebben gezien snelle groei tijdens het laatste decennium. Geconcentreerde zonne-energie en verpakte thermische elektriciteitsopslag delen veel overeenkomsten, maar terwijl geconcentreerde zonne-energiecentrales energie produceren door zonlicht op te slaan als warmte (en vervolgens om te zetten in elektriciteit), slaan pompcentrale thermische elektriciteitscentrales elektriciteit op die uit elke bron kan komen - zonne-energie, wind of zelfs kernenergie, onder anderen.

Hoe warmte kan worden gebruikt om hernieuwbare energie op te slaan Een geconcentreerde zonne-energiecentrale. National Renewable Energy Lab, CC BY-NC-ND

Eenvoudig te implementeren en compact

Gepompte thermische elektriciteitsopslaginstallaties kunnen overal worden geïnstalleerd, ongeacht de geografische ligging. Ze kunnen ook eenvoudig worden opgeschaald om te voldoen aan de opslagbehoeften van het netwerk. Andere vormen van bulk energieopslag worden beperkt door waar ze kunnen worden geïnstalleerd. Gepompte hydroopslag vereist bijvoorbeeld bergen en valleien waar aanzienlijke waterreservoirs kunnen worden gebouwd. Perslucht energieopslag vertrouwt op grote ondergrondse grotten.

Warmtepompen met pomp heeft een hogere energiedichtheid dan gepompte hydrodammen (het kan meer energie opslaan in een bepaald volume). Bijvoorbeeld, tienmaal meer elektriciteit kan worden teruggewonnen uit 1 kg water dat is opgeslagen bij 100 ° C, vergeleken met 1 kg water dat is opgeslagen op een hoogte van 500 meter in een gepompte waterkrachtcentrale. Dit betekent dat er minder ruimte nodig is voor een bepaalde hoeveelheid opgeslagen energie, waardoor de ecologische voetafdruk van de plant kleiner is.

Hoe warmte kan worden gebruikt om hernieuwbare energie op te slaan Gesmolten zouttanks voor thermische energieopslag in een geconcentreerde zonne-energiecentrale. Abengoa

Lang leven

De componenten van verpompte thermische elektriciteitsopslag gaan meestal tientallen jaren mee. Batterijen gaan daarentegen in de loop van de tijd achteruit en moeten om de paar jaar worden vervangen - de meeste elektrische autobatterijen zijn meestal alleen gegarandeerd voor ongeveer vijf tot acht jaar.

Hoewel er veel dingen zijn die pompopslag voor thermische elektriciteit geschikt maken voor grootschalige opslag van hernieuwbare energie, heeft het echter ook nadelen. Misschien is het grootste nadeel de relatief bescheiden efficiëntie - wat betekent hoeveel elektriciteit wordt geretourneerd tijdens het ontladen, in vergelijking met hoeveel er tijdens het laden werd ingebracht. De meeste opgepompte thermische elektriciteitsopslagsystemen streven ernaar 50-70% efficiëntie, Vergeleken 80-90% voor lithium-ionbatterijen or 70-85% voor opslag van verpompte hydro.

Maar wat het belangrijkste is, zijn de kosten: hoe lager het is, hoe sneller de samenleving kan evolueren naar een koolstofarme toekomst. Gepompt thermische elektriciteit opslag is verwacht competitief te zijn met andere opslagtechnologieën - hoewel dit niet zeker zal zijn totdat de technologie volwassen wordt en volledig wordt gecommercialiseerd. Zoals het nu is verscheidene lidorganisaties al hebben werkzaam, echte prototypes. Hoe eerder we testen en beginnen met de inzet van thermische pompopslag, hoe sneller we het kunnen gebruiken om de overgang naar een koolstofarm energiesysteem te helpen.The Conversation

Over de auteur

Antoine Koen, promovendus in opslag van gepompte thermische energie, University of Cambridge en Pau Farres Antunez, postdoctoraal onderzoeker in energieopslag, University of Cambridge

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

volg InnerSelf op

facebook icontwitter iconyoutube iconinstagram pictogrampintrest pictogramrss-pictogram

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

NIEUWSTE VIDEO'S

De grote klimaatmigratie is begonnen
De grote klimaatmigratie is begonnen
by Super User
De klimaatcrisis dwingt duizenden over de hele wereld te vluchten omdat hun huizen steeds onbewoonbaarder worden.
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
by Alan N Williams, et al
Het laatste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) stelt dat zonder een substantiële afname ...
De aarde is al miljarden jaren bewoonbaar - hoe gelukkig hebben we het gehad?
De aarde is al miljarden jaren bewoonbaar - hoe gelukkig hebben we het gehad?
by Toby Tyrrell
Het kostte de evolutie 3 of 4 miljard jaar om Homo sapiens te produceren. Als het klimaat maar één keer volledig was mislukt in die ...
Hoe het weer in kaart brengen 12,000 jaar geleden kan helpen bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering
Hoe het weer in kaart brengen 12,000 jaar geleden kan helpen bij het voorspellen van toekomstige klimaatverandering
by Brice Rea
Het einde van de laatste ijstijd, zo'n 12,000 jaar geleden, werd gekenmerkt door een laatste koude fase genaamd de Jongere Dryas.…
De Kaspische Zee zal deze eeuw met 9 meter of meer dalen
De Kaspische Zee zal deze eeuw met 9 meter of meer dalen
by Frank Wesselingh en Matteo Lattuada
Stel je voor dat je aan de kust bent en uitkijkt over zee. Voor je ligt 100 meter kaal zand dat eruitziet als een ...
Venus leek weer op de aarde, maar door klimaatverandering werd het onbewoonbaar
Venus leek weer op de aarde, maar door klimaatverandering werd het onbewoonbaar
by Richard Ernst
We kunnen veel leren over klimaatverandering van Venus, onze zusterplaneet. Venus heeft momenteel een oppervlaktetemperatuur van ...
Vijf klimaatongevallen: een spoedcursus in verkeerde klimaatinformatie
The Five Climate Disbeliefs: een spoedcursus in verkeerde klimaatinformatie
by John Cook
Deze video is een spoedcursus over verkeerde informatie over het klimaat, waarin de belangrijkste argumenten worden samengevat die worden gebruikt om de realiteit in twijfel te trekken ...
Het noordpoolgebied is al 3 miljoen jaar niet zo warm geweest en dat betekent grote veranderingen voor de planeet
Het noordpoolgebied is al 3 miljoen jaar niet zo warm geweest en dat betekent grote veranderingen voor de planeet
by Julie Brigham-Grette en Steve Petsch
Elk jaar krimpt de zee-ijsbedekking in de Noordelijke IJszee tot half september tot een dieptepunt. Dit jaar meet het slechts 1.44 ...

LAATSTE ARTIKELEN

groene energie2 3
Vier groene waterstofkansen voor het middenwesten
by Christian Tae
Om een ​​klimaatcrisis af te wenden, zal het Midwesten, net als de rest van het land, zijn economie volledig koolstofarm moeten maken door...
ug83qrfw
Grote barrière om respons te eisen moet worden beëindigd
by John Moore, op aarde
Als federale regelgevers het juiste doen, kunnen elektriciteitsklanten in het Midwesten binnenkort misschien geld verdienen terwijl ...
bomen om te planten voor het klimaat
Plant deze bomen om het stadsleven te verbeteren
by Mike Williams-Rice
Een nieuwe studie stelt levende eiken en Amerikaanse platanen vast als kampioenen onder 17 "superbomen" die zullen helpen steden te maken ...
Noordzee zeebodem
Waarom we de geologie van de zeebodem moeten begrijpen om de wind te benutten?
by Natasha Barlow, universitair hoofddocent quartaire milieuverandering, Universiteit van Leeds
Voor elk land dat gezegend is met gemakkelijke toegang tot de ondiepe en winderige Noordzee, zal offshore wind de sleutel zijn om te voldoen aan de netto ...
3 natuurbrandlessen voor bossteden terwijl Dixie Fire het historische Greenville, Californië vernietigt
3 natuurbrandlessen voor bossteden terwijl Dixie Fire het historische Greenville, Californië vernietigt
by Bart Johnson, hoogleraar landschapsarchitectuur, Universiteit van Oregon
Een wildvuur brandde in heet, droog bergbos op 4 augustus door de Gold Rush-stad Greenville, Californië, ...
China kan energie- en klimaatdoelstellingen halen om steenkoolstroom af te dekken
China kan energie- en klimaatdoelstellingen halen om steenkoolstroom af te dekken
by Alvin Lin
Tijdens de klimaattop van de leider in april beloofde Xi Jinping dat China “de kolengestookte energie strikt zal controleren …
Blauw water omringd door dood wit gras
Kaart volgt 30 jaar extreme sneeuwsmelt in de VS
by Mikayla Mace-Arizona
Een nieuwe kaart van extreme sneeuwsmeltgebeurtenissen in de afgelopen 30 jaar verduidelijkt de processen die snel smelten veroorzaken.
Een vliegtuig laat rode brandvertrager op een bosbrand vallen terwijl brandweerlieden die langs een weg geparkeerd staan ​​omhoog kijken naar de oranje lucht
Model voorspelt 10-jarige uitbarsting van natuurbrand, daarna geleidelijke afname
by Hannah Hickey-U. Washington
Een blik op de toekomst van bosbranden op de lange termijn voorspelt een eerste ruwweg tien jaar durende uitbarsting van natuurbrandactiviteit, ...

 Ontvang de nieuwste via e-mail

Wekelijks tijdschrift Dagelijkse inspiratie

Nieuwe attitudes - nieuwe mogelijkheden

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Alle rechten voorbehouden.