L'immagazzinamento dell'energia solare nell'acqua è stato uno degli argomenti discussi nella ricerca dell'immagazzinamento dell'energia solare. quindi, immagazzinare l'energia solare nell'acqua è una bufala o una realtà. In questa lettura, ti risponderemo.
L'energia solare soddisfa alcune delle nostre esigenze di elettricità, ma non esclude inevitabilmente la necessità di altre fonti di elettricità. E in alcuni casi, potrebbe rendere la rete meno efficace contribuendo all'insicurezza e prendendo l'uso di negozi di punta che generalmente sono più inquinatori.
I negozi di punta sono il risultato di riferimento per il carico che segue sulla griglia. Si tratta di fonti di elettricità più basse e più preziose che funzionano solo per molte ore al giorno per compensare la differenza tra il carico di base e i picchi serali.
Un altro risultato intrigante di questo problema è chiamato funzionamento della domanda, che sta influenzando la domanda di elettricità per ridurre o spostare i picchi e abbinare maggiormente la capacità di generazione.
Ma il Santo Graal nell'erogazione di energia su scala di rete è semplicemente lasciare che la domanda e gli angoli di generazione siano quelli che saranno, immagazzinando energia quando la generazione supera la domanda e utilizzando l'energia immagazzinata durante i picchi di domanda.
Ci sono un'ampia varietà di idee affascinanti per immagazzinare grandi quantità di energia, dal tampone fuso alla pressurizzazione dell'aria nelle vecchie miniere, ma il massimo dell'attuale magazzino a scala di rete calcola su un'eventualità gravitazionale, ovvero utilizzando l'energia ridondante per sollevare merci, usa anche quella cosa per indurre l'elettricità mentre cade, fondamentalmente trattando la gravità della terra come una sorgente.
E la vasta maturità dell'attuale magazzino a scala di rete lo fa utilizzando l'acqua, in uno schema chiamato Pumped Hydroelectric Storage System, un metodo per immagazzinare l'energia solare nell'acqua.
La tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata è il modo per immagazzinare l'energia solare nell'acqua. Questo è un metodo antico e consolidato ma non molto utilizzato. Sebbene possano essere convenienti e una buona soluzione sostenibile per immagazzinare energia e acqua su larga scala e annuale.
L'accumulo di energia idroelettrica mediante pompaggio è una tecnologia di accumulo di energia meccanica basata sul trasporto dell'acqua. In questo processo, l'acqua viene pompata in salita utilizzando energia elettrica in un serbatoio quando la domanda di energia elettrica è bassa.
Successivamente, quando la domanda di energia elettrica è elevata, l'acqua può rifluire a valle e viene utilizzata per far girare una turbina per generare elettricità. Sebbene la necessità di pompare l'energia idroelettrica sia cresciuta a causa del suo utilizzo per immagazzinare energia rinnovabile come l'energia solare ed eolica, è una tecnologia che esiste dall'inizio del 1900.
L'energia solare può essere immagazzinata attraverso il sistema di stoccaggio idroelettrico pompato come un modo per immagazzinare l'energia solare nell'acqua, comprese altre energie rinnovabili come l'energia eolica nell'acqua, violando il divario quando il sole non splende o il vento non soffia.
L'energia solare è una fonte di energia intermittente e variabile, quindi è necessaria un'alternativa di accumulo per garantire che la domanda di energia sia soddisfatta in qualsiasi momento.
Sono disponibili depositi di energia a breve termine per l'energia solare come le batterie per risolvere i problemi di intermittenza, ma l'accumulo di energia a lungo termine come la tecnologia di accumulo di energia idroelettrica può essere utilizzato per variazioni stagionali nella generazione di elettricità come nei periodi estivi e invernali.
L'idrogeno gassoso può essere utilizzato come accumulo di energia a lungo termine, ma rispetto alla tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata, l'idrogeno gassoso non è ancora economicamente competitivo.
Un sistema di stoccaggio idroelettrico pompato cattura e immagazzina l'acqua in due punti con un forte dislivello nel mezzo. L'acqua può essere pompata in salita per esercitarsi per la produzione di energia ancora e ancora. Naturalmente, quel pompaggio consuma elettricità di per sé, è qui che entra in gioco l'energia solare.
Quando il sole splende e le persone non utilizzano energia importante, l'energia solare ridondante è disponibile per pompare l'acqua nel magazzino e altre volte, quando il sole non sta generando energia sufficiente per soddisfare la domanda, il sistema di stoccaggio idroelettrico pompato oscilla in azione e compensa lo spazio.
L'intero sistema funziona insieme come una gigantesca batteria rinnovabile fornendo l'affidabilità e l'inflessibilità che l'energia solare non può offrire da sola.
Nella tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata, quando l'energia in eccesso generata dall'energia solare viene utilizzata per pompare l'acqua a monte, viene creata un'enorme quantità di energia potenziale.
Nella maggior parte dei casi, il modo in cui funziona è avere due budget difficili ma separati da un grande dislivello. Di notte, quando i prezzi dell'elettricità sono bassi, usi quella potenza e pompe a basso costo per riempire la forza superiore.
Tuttavia, lo stoccaggio di energia idroelettrica pompata ha alcuni requisiti naturali per prestazioni adeguate. Loro includono; paesaggi adatti e bacini idrici che possono essere laghi (naturali o artificiali costruendo dighe).
Inoltre, lo stoccaggio dell'energia idroelettrica di pompaggio richiede lunghi permessi normativi e tempi di attuazione che possono essere molto lunghi e non dimenticare un ingente capitale iniziale.
Oltre ad aiutare l'uomo a far fronte all'arbitrato energetico, la tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata non è in grado di integrare in modo ottimale varie risorse di energia rinnovabile e questo fa sì che il periodo di ritorno finanziario appartenga.
Questo è uno dei vari motivi per cui la tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata non è utilizzata in modo massiccio oggi. Inoltre, è solo in alcune aree che è possibile trovare la tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata in quanto comporta costi iniziali elevati con alcuni ostacoli rigorosi e significativi.
Sommario
Ha senso utilizzare la tecnologia di accumulo di energia idroelettrica pompata per immagazzinare l'energia solare nell'acqua?
Tuttavia, l'idea di immagazzinare l'energia solare nell'acqua suona confusa e quasi irrisolvibile, se sei come la maggior parte delle persone. Chi ha mai sentito parlare di accumulo di energia idroelettrica pompata per il solare prima d'ora?
Eppure "magazzino di energia" è l'ultima espressione di fermento nel settore delle energie rinnovabili, e sta cambiando a un ritmo rapido di chiunque altro, tranne coloro che lo progettano, possono tenere il passo.
"Ma perché dovrei fare attenzione allo spazio di archiviazione?" tu chiedi. Ottima domanda! Alla fine della giornata, si tratta di quanto siano importanti i soldi che vuoi tenere nel tuo portafoglio. La nostra capacità di immagazzinare energia in modo più efficace avrà un impatto diretto sul prezzo che paghi per la tua elettricità.
Nell'ultimo decennio, la produzione di energia rinnovabile, in particolare l'energia solare e l'eolico, è diventata così ampia da essere accessibile e in effetti competitiva in termini di costi con le energie convenzionali come petrolio, carbone e gas. Tuttavia, le rinnovabili non sono una copertura perfetta per le energie fossili, almeno dal punto di vista logistico.
Sebbene la tecnologia solare stia rapidamente perfezionando la nostra capacità di utilizzare l'energia che stiamo raccogliendo dal sole, uno dei maggiori problemi che continuiamo ad affrontare è come continuare a utilizzare l'energia solare quando il sole non splende più.
La maggior parte di noi vive in aree del mondo che richiedono di illuminare le nostre case prima e dopo la nostra giornata lavorativa. In effetti, se sei abbastanza fortunato da vivere quasi con 18 ore di sole, presumibilmente avrai ancora bisogno dell'energia per far funzionare la lavastoviglie o il frigorifero dopo il tramonto.
Tuttavia, in media, i raggi solari sono più forti nel pomeriggio. Quindi, in breve, c'è una discrepanza di orari tra l'americano medio e l'energia che il sole emette verso noi terrestri.
Stiamo producendo energia che non siamo in giro per usare. È qui che entra in gioco lo stoccaggio. Abbiamo bisogno di produrre stili per trattenere questa energia solare in modo che possiamo attingere ad essa anche dopo che il sole smette di splendere.
Ci sono più modi per immagazzinare l'energia solare oltre all'uso delle batterie, uno dei quali potrebbe essere adatto per farci superare quelle ore serali ad alta richiesta. L'accumulo di energia idroelettrica mediante pompaggio è una tecnologia ben collaudata e matura in grado di rilasciare grandi quantità di energia sostenute attraverso il pompaggio dell'acqua.
Il processo richiede due serbatoi d'acqua, uno a bassa quota e l'altro a quota avanzata. Una volta collegato, l'elettricità a basso costo (come quella solare) viene utilizzata per pompare l'acqua dal basso verso l'alto.
Quando viene richiesta energia, l'acqua immagazzinata sopra viene rilasciata attraverso le turbine, producendo energia elettrica. Quando la domanda di energia diminuisce, la forza avanzata viene lentamente riempita per il prossimo round di invio di energia.
L'aspetto elegante dell'idropompa come sistema di accumulo di energia è che è abbastanza conveniente e di lunga durata. Ha un'efficacia di andata e ritorno davvero elevata, il che significa che viene sprecata poca energia mentre genera elettricità.
La maggior parte è progettata per immagazzinare tra le 6 e le 20 ore di energia, con il quanto di energia che dipende dalle dimensioni del sistema.
Immagazzinare l'energia solare nell'acqua mediante l'uso dell'accumulo di energia idroelettrica pompata rispetto all'immagazzinamento dell'energia solare nelle batterie, qual è il migliore?
Sebbene ci siano anche altre opzioni per l'accumulo di energia rinnovabile simili a volani, aria compressa, accumulo di energia criogenica, batterie a flusso e idrogeno, concentriamoci sul confronto tra l'accumulo di batterie agli ioni di litio su larga scala (utilizzato per alimentare un'intera città, non uso domestico singolo) rispetto allo stoccaggio idrico pompato.
Questo è un contenuto caldo nel mercato dello storage in questi giorni, poiché questi due ritengono di essere i migliori fornitori di storage per aziende sia pubbliche che private.
Molto è stato recentemente nelle notizie sui nuovi enormi impianti di accumulo di batterie eretti in luoghi come la California meridionale. Cosa hanno di speciale?
Bene, a differenza del Tesla Powerwall, che è un'opzione di magazzino di batterie per il funzionamento da casa singola, Altagas LTD, Tesla e AES Corp hanno creato tre delle più grandi installazioni di magazzini di batterie al mondo.
La potenza di queste installazioni di magazzini di batterie su larga scala combinate è pari a 15 di tutte le batterie di stoccaggio installate in tutto il mondo nel 2016. Questa è una grande novità, poiché le batterie erano apparse in precedenza solo in un piccolo numero di sistemi a scala di rete.
Queste installazioni di magazzini hanno dimostrato che l'accumulo di batterie su larga scala può entrare in modo fattibile nell'anello con le altre installazioni di magazzini di energia pesanti. Ma non è ancora certo se possano lanciare un pugno di dimensioni decenti agli sfidanti.
Confronto dei costi di immagazzinamento dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso dell'accumulo di energia idroelettrica pompata e dell'immagazzinamento dell'energia solare nelle batterie
In molti modi, confrontare l'accumulo di acqua idroelettrica su larga scala con le batterie agli ioni di litio su larga scala è come confrontare una mela con un cetriolo, piuttosto che una mela con un'arancia.
Si trovano entrambi nella sezione della resa, ma difficilmente possono essere classificati come appartenenti allo stesso gruppo alimentare. Entrambi immagazzinano energia e la rimettono nella griglia, ma i loro punti di forza sono davvero diversi.
Diamo un'occhiata a uno dei fattori più importanti del costo della costruzione e della gestione di queste strutture. In effetti, dieci volte fa, non ci sarebbe stata concorrenza tra questi due a causa del prezzo storicamente alto delle batterie.
Tuttavia, la produzione su larga scala di batterie ha abbassato il prezzo a meno della metà di quello del 2013, rendendole un'opzione molto più fattibile per operazioni su larga scala.
In una conferenza sul solare su larga scala nell'aprile del 2017, il capo di Arena Energy ha affermato che le installazioni di batterie su larga scala sono diminuite così tanto di prezzo che il costo di 100 MW di capacità energetica con 100 MWh (un'ora di stoccaggio) sarebbe di circa uguale tra lo stoccaggio della batteria su larga scala e lo stoccaggio dell'acqua idroelettrica.
Tuttavia, se quel numero aumenta leggermente, a 100 MW con 200 MWh di accumulo di energia, l'energia idroelettrica supera immediatamente l'accumulo di batterie.
Quando porti quel numero a 500 MWh, il gioco è finito per le batterie. Come ho detto prima, il punto di forza più alto del deposito idroelettrico pompato è la sua gestione della scala. Una volta che tutto l'equipaggiamento per l'energia idroelettrica pompata è a posto, è abbastanza economico ricavarne ulteriore elettricità (hai solo bisogno di più acqua).
Con le batterie, tuttavia, più elettricità vuoi immagazzinare, più batterie hai bisogno, quindi i prezzi aumentano principalmente man mano che il sistema diventa più grande.
Pensa allo stoccaggio idroelettrico pompato come a un grande negozio non commerciale, sempre adatto a offrire prezzi molto più bassi rispetto ai negozi originali di scambio.
Comprano in massa e vendono in massa, rendendo i loro prezzi davvero difficili da battere. In questo modo, lo stoccaggio di energia idroelettrica di pompaggio vince come fornitore di energia preferito nei periodi di picco della domanda.
Il futuro dello stoccaggio dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso del sistema di accumulo di energia idroelettrica pompato
Poiché la richiesta di energia rinnovabile continua a crescere e svilupparsi, stili di magazzino economici ed efficaci come l'accumulo di energia idroelettrica di pompaggio renderanno il solare non solo una copertura più pulita per le energie fossili, ma anche più affidabile.
Poiché il costo delle batterie continua a diminuire, il futuro è luminoso per i consumatori e i creatori di energia rinnovabile. Per coloro che stanno parlando di investire in pannelli solari, un sistema di accumulo complessivamente migliore come questo stabilizzerà il mercato e investirà in uno più sicuro.
Vantaggi dell'immagazzinamento dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso di sistemi di accumulo idroelettrico pompati
Durante il giorno, quando l'energia costa, l'acqua nella forza superiore viene utilizzata per far girare le turbine e indurre l'energia idroelettrica. È una gigantesca batteria ad acqua e immagazzinare energia in questo modo ha molti vantaggi, oltre a ridurre i picchi del vento esigente.
- L'immagazzinamento dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso di un sistema di stoccaggio idroelettrico pompato è prezioso in un'esigenza, fornendo un rapido accesso all'energia quando altre fonti potrebbero essere fuori servizio.
- L'immagazzinamento dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso di sistemi di stoccaggio idroelettrico con pompaggio è di grande vantaggio perché questi sistemi possono dare molti vantaggi su reti elettriche piccole e settarie (come sugli isolotti) dove non si ha una diversificazione così importante nel portafoglio di generazione .
Principali sfide associate allo stoccaggio dell'energia solare nell'acqua mediante l'uso di sistemi di accumulo idroelettrico pompati
1. Viscosità energetica
Un termine usato per descrivere l'importanza dell'energia che può rientrare in un volume unitario e questo non è il punto migliore di un'installazione di un magazzino di pompaggio. Minore è la prevalenza sopra le turbine, maggiore è la capacità di generazione per un dato volume d'acqua.
È abbastanza facile vedere la differenza di viscosità energetica tra una batteria e l'acqua immagazzinata. Per raggiungere la stessa viscosità di una tipica batteria agli ioni di litio, dovresti avere l'acqua immagazzinata a un'altezza approssimativa, che non sarebbe accessibile per un veicolo elettrico.
Questo è uno dei principali svantaggi delle installazioni di magazzini con pompaggio è che presentano un tipo di punto veramente specifico in cui è possibile rilevare due piscine vicine l'una all'altra separandole al contempo per una distanza perpendicolare il più importante possibile.
E in effetti anche, a causa della bassa viscosità energetica, si tratta spesso di budget enormi che sono i principali sistemi di ingegneria civile rispetto a prodotti come una batteria che può essere prodotta in un impianto.
2. Efficacia
L'efficacia è il tasso di quanto è importante l'energia che metti in confronto a quanto importante puoi ottenerla. Non capisci mai tutto. Questa è la legge alternativa della termodinamica. Ma speri di ottenere il massimo, altrimenti hai eretto una batteria davvero grande e davvero preziosa che non funziona.
In effetti, considerando tutte le perdite implicite di energia dall'evaporazione o dalla perdita di acqua alla disunione e alla turbolenza all'interno del ministero, numerose installazioni di magazzini con pompaggio raggiungono un margine di 70 o superiore.
Ovviamente, ciò significa che sono consumatori netti di energia poiché non è possibile recuperare tutta la potenza utilizzata per pompare l'acqua verso l'alto, ma se il costo dell'energia consumata è inferiore al prezzo che possono ricavare da quell'energia ( margine di svantaggio) durante il picco della domanda, possono comunque realizzare un profitto.
FAQ
- Quanta energia puoi immagazzinare nell'acqua?
Immaginiamo 1 cm3 acqua. Possiamo aumentare la sua energia aumentando la sua altezza. Possiamo calcolare l'aumento di energia usando l'equazione per l'energia potenziale gravitazionale che è semplicemente la massa dell'oggetto moltiplicata per l'accelerazione dovuta alla gravità moltiplicata per la sua altezza.
Qui definiamo l'altezza come la differenza di altezza tra il nostro punto di partenza e il punto finale, la massa di un metro cubo d'acqua è 1000 kg, quindi, con ogni 1 m di guadagno, aggiungiamo 9810 joule di energia. Verrà convertito in wattora poiché è l'unità più comunemente utilizzata. Quindi, 9810 joule = da 2.7 a 5 wattora.
Ciò potrebbe far funzionare una lampadina da 100 watt per soli 98.1 secondi, ma non possiamo convertire perfettamente quell'energia. La tecnologia di accumulo dell'energia idroelettrica pompata per immagazzinare l'energia solare nell'acqua ha un'efficienza di circa l'80%, quindi sarebbe più vicino a 78.5 secondi e se alziamo la testa del serbatoio superiore a 286 m come quella della collina di Turlock in Irlanda, quel 1 cm3 di acqua potrebbe alimentare la stessa lampadina per 22,452 secondi o circa 6.2 ore.
- Che tipo di energia può essere immagazzinata nell'acqua?
Tutte le forme di energia elettrica possono essere immagazzinate nell'acqua, dall'energia solare all'energia da combustibili fossili.
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