Làm thế nào nhiệt có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo

Làm thế nào nhiệt có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo Làm thế nào chúng ta có thể lưu trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục? Benny (Tôi trống) / Flickr, CC BY

Ảnh hưởng của nhiên liệu hóa thạch đang có khẩn cấp khí hậu đang thúc đẩy sự thúc đẩy quốc tế để sử dụng các nguồn năng lượng carbon thấp. Hiện tại, các lựa chọn tốt nhất để sản xuất năng lượng carbon thấp trên quy mô lớn là năng lượng gió và mặt trời. Nhưng bất chấp những cải tiến trong vài năm qua cho cả hai hiệu suấtchi phí, vẫn còn một vấn đề quan trọng: gió không phải lúc nào cũng thổi và mặt trời không luôn tỏa sáng. Một mạng lưới điện dựa trên các nguồn biến động này phải vật lộn để liên tục khớp cung và cầuvà năng lượng tái tạo đôi khi lãng phí bởi vì nó không được sản xuất khi cần thiết

Một trong những giải pháp chính cho vấn đề này là quy mô lớn công nghệ lưu trữ điện. Chúng hoạt động bằng cách tích lũy điện khi cung vượt quá cầu, sau đó giải phóng nó khi điều ngược lại xảy ra. Tuy nhiên, một vấn đề với phương pháp này là nó liên quan đến lượng điện khổng lồ.

Các công nghệ lưu trữ hiện có như pin sẽ không tốt cho quy trình này, do chúng chi phí cao trên mỗi đơn vị năng lượng. Hiện tại, hơn 99% lưu trữ điện quy mô lớn được xử lý bởi bơm thủy điện, di chuyển nước giữa hai hồ chứa thông qua một máy bơm hoặc tuabin để lưu trữ hoặc sản xuất điện. Tuy nhiên, có những giới hạn đối với việc bơm thêm nước có thể được xây dựng thêm bao nhiêu do yêu cầu địa lý của nó.

Một lựa chọn lưu trữ đầy hứa hẹn là bơm lưu trữ nhiệt điện. Công nghệ tương đối mới này đã xuất hiện cho khoảng mười năm, và hiện đang được thử nghiệm trong các nhà máy thí điểm.

Làm thế nào nhiệt có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo Việc chuyển đổi điện thành nhiệt xảy ra trong mạch trung tâm, sau đó được lưu trữ trong các bể nóng và lạnh. Pau Farres Antunez, tác giả cung cấp

Bơm lưu trữ nhiệt hoạt động bằng cách biến điện thành nhiệt bằng bơm nhiệt quy mô lớn. Nhiệt này sau đó được lưu trữ trong một vật liệu nóng, chẳng hạn như nước hoặc sỏi, bên trong một bể cách nhiệt. Khi cần, nhiệt sau đó được chuyển thành điện bằng cách sử dụng động cơ nhiệt. Những chuyển đổi năng lượng được thực hiện với chu kỳ nhiệt động, các nguyên tắc vật lý tương tự được sử dụng để chạy tủ lạnh, động cơ xe hơi hoặc nhà máy nhiệt điện.

Công nghệ đã biết

Bơm lưu trữ nhiệt điện có nhiều lợi thế. Các quy trình chuyển đổi chủ yếu dựa vào công nghệ và các thành phần thông thường (như trao đổi nhiệt, máy nén khí, tuabinvà máy phát điện) đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp điện và chế biến. Điều này sẽ rút ngắn thời gian cần thiết để thiết kế và xây dựng kho lưu trữ nhiệt điện được bơm, thậm chí trên quy mô lớn.

Các bể chứa có thể chứa đầy các vật liệu phong phú và rẻ tiền như sỏi, muối nóng chảy hoặc nước. Và, không giống như pin, những vật liệu này không gây ra mối đe dọa cho môi trường. Các bể muối nóng chảy lớn đã được sử dụng thành công trong nhiều năm tại các nhà máy điện mặt trời tập trung, đây là một công nghệ năng lượng tái tạo đã thấy phát triển nhanh chóng trong thập kỷ qua. Năng lượng mặt trời tập trung và lưu trữ nhiệt điện bơm có nhiều điểm tương đồng, nhưng trong khi các nhà máy điện mặt trời tập trung sản xuất năng lượng bằng cách lưu trữ ánh sáng mặt trời dưới dạng nhiệt (và sau đó chuyển đổi thành điện năng), các nhà máy lưu trữ nhiệt điện lưu trữ điện có thể đến từ bất kỳ nguồn nào - năng lượng mặt trời, gió hoặc thậm chí năng lượng hạt nhân, trong số những người khác.

Làm thế nào nhiệt có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo Một nhà máy điện mặt trời tập trung. Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia, CC BY-NC-ND

Dễ dàng triển khai và nhỏ gọn

Nhà máy lưu trữ nhiệt điện bơm có thể được cài đặt bất cứ nơi nào, bất kể địa lý. Chúng cũng có thể dễ dàng được thu nhỏ để đáp ứng nhu cầu lưu trữ của lưới điện. Các hình thức lưu trữ năng lượng lớn khác bị giới hạn bởi nơi chúng có thể được cài đặt. Ví dụ, lưu trữ thủy lực bơm đòi hỏi phải có núi và thung lũng nơi có thể xây dựng các hồ chứa nước đáng kể. Lưu trữ năng lượng khí nén dựa vào hang động lớn dưới mặt đất.

Bơm nhiệt lưu trữ có một mật độ năng lượng cao hơn so với các đập thủy điện được bơm (nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một thể tích nhất định). Ví dụ, mười lần nhiều điện hơn có thể được phục hồi từ 1kg nước được lưu trữ ở 100 ° C, so với 1kg nước được lưu trữ ở độ cao 500 mét trong một nhà máy thủy điện được bơm. Điều này có nghĩa là cần ít không gian hơn cho một lượng năng lượng nhất định được lưu trữ, do đó dấu chân môi trường của nhà máy nhỏ hơn.

Làm thế nào nhiệt có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo Bể muối nóng chảy để lưu trữ năng lượng nhiệt trong một nhà máy điện mặt trời tập trung. Abengoa

Sống thọ

Các thành phần của lưu trữ nhiệt điện bơm thường kéo dài trong nhiều thập kỷ. Pin, mặt khác, xuống cấp theo thời gian và cần được thay thế vài năm một lần - hầu hết các loại pin xe điện thường chỉ được đảm bảo cho khoảng năm đến tám năm.

Tuy nhiên, mặc dù có nhiều thứ làm cho việc lưu trữ nhiệt điện được bơm rất phù hợp để lưu trữ năng lượng tái tạo quy mô lớn, nhưng nó cũng có nhược điểm. Có thể nhược điểm lớn nhất là hiệu quả tương đối khiêm tốn của nó - có nghĩa là lượng điện được trả lại trong quá trình phóng điện, so với lượng điện được đưa vào trong quá trình sạc. Hầu hết các hệ thống lưu trữ nhiệt điện bơm Hiệu suất 50-70%, so với 80-90% cho pin lithium-ion or 70-85% cho lưu trữ thủy lực bơm.

Nhưng điều được cho là quan trọng nhất là chi phí: càng thấp, xã hội càng nhanh có thể tiến tới một tương lai carbon thấp. Lưu trữ nhiệt điện là dự kiến ​​sẽ cạnh tranh với các công nghệ lưu trữ khác - mặc dù điều này sẽ không được biết đến cho đến khi công nghệ này hoàn thiện và được thương mại hóa hoàn toàn. Khi nó đứng, một số tổ chức đã có đang làm việc, nguyên mẫu trong thế giới thực. Chúng tôi càng sớm kiểm tra và bắt đầu triển khai lưu trữ nhiệt điện được bơm, chúng tôi càng sớm có thể sử dụng nó để giúp chuyển đổi sang hệ thống năng lượng carbon thấp.Conversation

Giới thiệu về Tác giả

Antoine Koen, ứng cử viên tiến sĩ về lưu trữ năng lượng nhiệt bơm, Đại học Cambridge và Pau Farres Antunez, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về lưu trữ năng lượng, Đại học Cambridge

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

sách sách công nghệ

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

theo dõi Nội bộ trên

icon facebookicon twitterbiểu tượng youtubebiểu tượng instagrambiểu tượng pintrestbiểu tượng rss

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

NHỮNG VIDEO MỚI NHẤT

Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
by super User
Cuộc khủng hoảng khí hậu đang buộc hàng nghìn người trên thế giới phải chạy trốn khi nhà cửa của họ ngày càng trở nên không thể ở được.
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
by Alan N Williams và cộng sự
Báo cáo mới nhất từ ​​Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) tuyên bố rằng không có sự sụt giảm đáng kể
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
by Toby Tyrrell
Phải mất 3 hoặc 4 tỷ năm tiến hóa để tạo ra Homo sapiens. Nếu khí hậu hoàn toàn thất bại chỉ một lần trong đó…
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
by Brice Rea
Sự kết thúc của kỷ băng hà cuối cùng, khoảng 12,000 năm trước, được đặc trưng bởi một giai đoạn lạnh cuối cùng được gọi là Younger Dryas.…
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
by Frank Wesselingh và Matteo Lattuada
Hãy tưởng tượng bạn đang ở trên bờ biển, nhìn ra biển. Trước mặt bạn là 100 mét cát cằn cỗi trông giống như một…
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
by Richard Ernst
Chúng ta có thể học được nhiều điều về biến đổi khí hậu từ Sao Kim, hành tinh chị em của chúng ta. Sao Kim hiện có nhiệt độ bề mặt là…
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
by John Cook
Video này là một khóa học về thông tin sai lệch về khí hậu, tóm tắt các lập luận chính được sử dụng để gây nghi ngờ về thực tế…
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
by Julie Brigham-Grette và Steve Petsch
Hàng năm, lượng băng biển bao phủ ở Bắc Băng Dương giảm xuống mức thấp vào giữa tháng 1.44. Năm nay, nó chỉ đo được XNUMX…

BÀI VIẾT MỚI NHẤT

năng lượng xanh2 3
Bốn cơ hội về hydro xanh cho vùng Trung Tây
by Christian Tae
Để ngăn chặn một cuộc khủng hoảng khí hậu, Trung Tây, giống như phần còn lại của đất nước, sẽ cần phải khử cacbon hoàn toàn nền kinh tế của mình bằng cách…
ug83qrfw
Rào cản chính đối với nhu cầu đáp ứng nhu cầu cần kết thúc
by John Moore, Trên Trái đất
Nếu các cơ quan quản lý liên bang làm đúng, khách hàng sử dụng điện trên khắp Trung Tây có thể sớm kiếm được tiền trong khi…
cây để trồng cho khí hậu2
Trồng những cây này để cải thiện cuộc sống thành phố
by Mike Williams-Rice
Một nghiên cứu mới xác định cây sồi sống và cây sung Mỹ là những nhà vô địch trong số 17 “siêu cây” sẽ giúp tạo ra các thành phố…
đáy biển phía bắc
Tại sao chúng ta phải hiểu địa chất đáy biển để khai thác gió
by Natasha Barlow, Phó Giáo sư về Thay đổi Môi trường Đệ tứ, Đại học Leeds
Đối với bất kỳ quốc gia nào được thiên nhiên ưu đãi dễ dàng tiếp cận Biển Bắc cạn và nhiều gió, gió ngoài khơi sẽ là chìa khóa để đáp ứng mạng lưới…
3 bài học về cháy rừng cho các thị trấn trong rừng khi Dixie Fire phá hủy lịch sử Greenville, California
3 bài học về cháy rừng cho các thị trấn trong rừng khi Dixie Fire phá hủy lịch sử Greenville, California
by Bart Johnson, Giáo sư Kiến trúc Cảnh quan, Đại học Oregon
Một đám cháy rừng bùng cháy trong khu rừng núi khô nóng quét qua thị trấn Cơn sốt vàng ở Greenville, California, vào ngày 4 tháng XNUMX,…
Trung Quốc có thể đáp ứng các mục tiêu về năng lượng và khí hậu Giới hạn năng lượng than
Trung Quốc có thể đáp ứng các mục tiêu về năng lượng và khí hậu Giới hạn năng lượng than
by Alvin Lin
Tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu của Nhà lãnh đạo vào tháng XNUMX, Tập Cận Bình cam kết rằng Trung Quốc sẽ “kiểm soát chặt chẽ nhiệt điện than…
Nước trong xanh bao quanh bởi cỏ trắng chết chóc
Bản đồ theo dõi 30 năm tuyết tan khắc nghiệt trên khắp Hoa Kỳ
by Mikayla Mace-Arizona
Một bản đồ mới về các hiện tượng tuyết tan khắc nghiệt trong 30 năm qua làm rõ các quá trình thúc đẩy quá trình tan chảy nhanh chóng.
Một chiếc máy bay thả chất chống cháy đỏ vào đám cháy rừng khi các nhân viên cứu hỏa đậu dọc con đường nhìn lên bầu trời màu cam
Mô hình dự đoán đợt cháy rừng kéo dài 10 năm, sau đó suy giảm dần
by Hannah Hickey-U. Washington
Nhìn vào tương lai dài hạn của cháy rừng dự đoán một đợt bùng phát cháy rừng ban đầu kéo dài khoảng một thập kỷ,…

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

Thái độ mới - Khả năng mới

Nội địa.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Thị trường nội địa
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Tất cả các quyền.