Някога се чудите защо има толкова малко затъмнения в Съединените щати? Той ефективно се свежда до това: централите винаги печелят повече енергия, отколкото хората искат.
Свързано съдържание
- Зареждане напред: Бъдещето на батериите
- Пет въпроса, които трябва да имате относно новата батерия на базовата батерия на Tesla
Веднага след като се произведе електричество, електроните преминават през електропроводи към домове, предприятия, училища и болници - където се изисква. Прави се повече електричество, отколкото операторите на мрежата очакват да консумирате, така че когато включите превключвател, светлината се включва.
Независимо дали всъщност сте включили светлините, електроцентралите поддържат турбините си да се въртят, готови да изпратят захранване в мрежата за момент.
Този проблем с излишния капацитет за генериране на енергия е по-лош през нощта, когато търсенето е много ниско и разликата между необходимото и наличното количество енергия е още по-голямо. Това обезкуражава използването на някои възобновяеми енергийни източници, по-специално вятърна енергия, която работи най-вече през нощта, когато ветровете са най-силни (и когато хората използват по-малко електроенергия). Накратко, много електроенергия и най-важното е, че чистата електроенергия се произвежда в неправилен момент.
Това е мястото, където се съхранява енергията. Съхраняването на енергия, когато е направено и освобождаването му, когато е необходимо, помага да се запази мрежата надеждна и да проправи пътя за въвеждане на периодични възобновяеми източници като вятър и слънчева енергия в сместа.
Енергийните и технологични компании от години работят за преодоляване на несъответствието между търсенето и предлагането, а батериите са се изявили като водещ претендент за съхраняване на електроенергия. Tesla Inc., например, инвестира над 600 милиона долара в своя Gigafactory в Невада, за да направи масови количества литиево-йонни батерии.
Но една енергийна компания в Алабама е намерила различно място за поставяне на големи количества излишна енергия - в солни пещери. На половин миля под земята солена пещера, която би могла да се побере на Статуята на свободата, съдържа най-полезния ресурс на Power South Energy Cooperative: въздух.
За 25 години кооперацията овладява изкуството и науката за компресиране на въздух, съхраняването му в солена пещера под земята и използването й за производство на електричество. Електроцентралата McIntosh в Макинтош, Алабама, е единственото съоръжение за съхранение на енергията за сгъстен въздух (CAES) в Съединените щати и едно от най-малкото в света.
През нощта, докато спите и уредите ви почиват, растението използва излишното електричество от мрежата, за да компресира въздух и да го изпомпва под земята в херметична солна пещера.
„Солта е красив механизъм за съхранение“, казва ръководителят на завода McIntosh Лий Дейвис.
Това е така, защото пещерите осигуряват големи, непроницаеми пространства. Сгъстеният въздух остава компресиран, а кислородът във въздуха не реагира със солта.
Там въздухът се съхранява при налягане между 650 и 1058 PSI, около една десета от налягането на нефтен кладенец с високо налягане.
Когато хората изискват енергия през деня, въздухът се освобождава на локален природен газ, където той се нагрява с природен газ, изгаря и произвежда още по-горещ газов поток, който превръща турбина и произвежда електричество.
Отгоре централата McIntosh изглежда като стандартна електроцентрала за природен газ, но директно на половин миля под повърхността се намира уникален механизъм за съхранение на енергия. (Courtesy Power South Energy Cooperative) Сгъстеният въздух е ключова съставка за производството на електричество във всички газови централи; той е критичният компонент, който прави изгарянето на газа, създавайки газовия поток, който върти турбината. В типичните инсталации за природен газ производството на сгъстен въздух е най-енергоемката част от работата на инсталацията - повече от половината от енергията, генерирана от турбината, просто се подава обратно в системата за компресиране на въздуха.
Но инсталацията McIntosh CAES е в състояние да компресира въздуха независимо от процеса на производство на електроенергия, когато това е най-икономично да се направи, защото има къде да го съхранява - солената мина. Заводът има достатъчно запасен въздух, за да помогне на 110-мегаватната турбина да генерира енергия за 26 часа, захранвайки до 110 000 домове.
Сгъстявайки въздуха през нощта, когато електричеството е евтино и изобилно, вместо да използва изхода на турбината за компресия, централата използва по-малко природен газ, за да произвежда същото количество електроенергия. Той също така позволява да се използват чисти източници на електроенергия за компресия.
Въпреки че в момента заводът McIntosh не работи директно в тандем с възобновяеми инсталации, това със сигурност би могло и това е ключовата идея. Електричеството, използвано за компресиране на въздуха, може да бъде произведено от вятърни турбини, както е планирано за енергийния център Bethel в Западен Тексас. Apex CAES LLC събра 100 милиона долара за Центъра, което, ако бъде разработено, ще бъде солено CAES съоръжение, съчетано с вятър. Центърът планира да използва електричеството, произведено от близките вятърни турбини през нощта, за да компресира въздух, а през деня да подава въздуха в газова турбина.
Като се има предвид, че инсталациите за природен газ се увеличават в цялата страна, съхраняването на енергия от сгъстен въздух предоставя начин за интегриране на възобновяемите енергийни източници и в крайна сметка да изгарят по-малко газ.
Сгъстеният въздух обаче не е панацея. Въпреки че инсталациите за природен газ са сравнително евтини за изграждане и експлоатация, ниската цена на природния газ също означава, че има по-малко стимули за проучване на алтернативи на централите или инсталиране на опции, които спестяват газ.
С понижената цена на природния газ и риска, свързан с внедряването на сравнително нова технология, която има няколко проекта за името си, е трудно да се направят цифрите с молив за CAES. Проектът за енергиен център Бетел се разработва от 2011 г. и все още не е набрал необходимите допълнителни 400 милиона долара капитал.
"Нещо ново и различно не е лесно да слезете от земята", казва Собственикът на Apex CAES Стивън Нейв.
Други тестови проекти се провалиха поради високата цена на разработката - всичко от цената на изхвърлянето на солевия солен разтвор, създаден по време на процеса на добив, до риска от проучване на места, които може да се окажат геологически неподходящи. Що се отнася до конкуренцията за съхранение, батериите са в много отношения по-гъвкави, защото могат да бъдат разположени по-близо до мястото, където е търсенето на енергия, въпреки че според Apex, батериите са (поне засега) значително по-скъпи в дългосрочен план.
Но Power South Energy Cooperative все пак ще се радва да говори сол с някои други съюзници на CAES. Всъщност съоръжението McIntosh привлече посетители от Калифорния, Юта, Ню Йорк и Айдахо.
Ако солта е начин да направим газовите централи по-ефективни и да използват възобновяеми енергийни източници, моля, предайте солта, моля.
Забележка на редактора: В по-ранна версия на тази статия първоначално се посочва, че в мрежата се изпраща повече енергия, отколкото се изисква, откъдето се губи. Всъщност излишната енергия се губи, преди да бъде изпратена до мрежата чрез редица процеси. Smithsonian.com съжалява за грешката.
