Se kdaj vprašate, zakaj je v ZDA tako malo izklopov? Učinkovito se spušča na to: elektrarne vedno porabijo več energije, kot zahtevajo ljudje.
Sorodne vsebine
- Polnjenje pred seboj: prihodnost baterij
- Pet vprašanj, ki bi jih morali imeti o novi kalifornijski akumulatorski bateriji
Takoj, ko se proizvede električna energija, elektroni tečejo po daljnovodih do domov, podjetij, šol in bolnišnic - kjer koli se zahteva. Več električne energije se porabi, kot pričakujejo, da porabniki omrežij porabijo, tako da se ob vklopu stikala prižge lučka.
Ne glede na to, ali dejansko prižgete luči, elektrarne nenehno vrtijo svoje turbine, pripravljene za trenutek poslati energijo v omrežje.
Ta problem presežne zmogljivosti za proizvodnjo energije se poslabša ponoči, ko je povpraševanje zelo majhno, razlika med količino potrebne in razpoložljive moči pa je še večja. To odvrača od uporabe nekaterih obnovljivih virov energije, zlasti vetrne energije, ki teče večinoma ponoči, ko so vetrovi najmočnejši (in kadar ljudje porabijo manj električne energije). Skratka, veliko električne energije, in kar je pomembno, čiste električne energije, se proizvaja v napačnem času.
Tukaj prihaja do shranjevanja energije. Shranjevanje energije, ko je izdelana, in sprostitev energije, ko je potrebno, pomaga ohraniti omrežje zanesljivo in utira pot za vnos občasnih obnovljivih virov, kot sta veter in sonca, v mešanico.
Energetska in tehnološka podjetja si že leta prizadevajo za odpravo neusklajenosti ponudbe / povpraševanja, akumulatorji pa so postali glavni kandidat za shranjevanje električne energije. Tesla Inc. je na primer v svoj Gigafactory v Nevadi vložila več kot 600 milijonov dolarjev za izdelavo množičnih količin litij-ionskih baterij.
Toda eno elektrarno v Alabami je našlo drugačno mesto, v katerem bi vložilo velike količine odvečne energije - v solne kaverne. Na slabi milji pod zemljo je v slani jami, ki bi lahko ustrezala Kipu svobode, najkoristnejši vir Power South Energy Cooperative: zrak.
Zadruga že 25 let obvladuje umetnost in znanost stiskanja zraka, shranjevanja v slani votlini pod zemljo in uporabe za proizvodnjo električne energije. Elektrarna McIntosh v McIntoshu v Alabami je edina zmogljivost naprave za skladiščenje stisnjenega zraka (CAES) v ZDA, ki je le redka na svetu.
Ponoči, medtem ko spite in vaše naprave počivajo, rastlina porabi odvečno električno energijo iz omrežja, da stisne zrak in ga črpa pod zemljo v nepredušno solno kaverno.
"Sol je lep mehanizem za skladiščenje, " pravi vodja obrata McIntosh Lee Davis.
To je zato, ker kaverne zagotavljajo velike neprepustne prostore. Stisnjen zrak ostane stisnjen, kisik v zraku pa ne reagira s soljo.
Tam je zrak shranjen pri tlakih med 650 in 1058 PSI, kar je približno desetino tlaka visokotlačne naftne vrtine.
Ko ljudje podnevi zahtevajo energijo, se zrak sprosti v lokalno enoto za zemeljski plin, kjer se ogreva z zemeljskim plinom, sežge in proizvede še bolj vroč plinski tok, ki obrača turbino in proizvaja električno energijo.
Zgoraj je obrat McIntosh videti kot standardna elektrarna na zemeljski plin, toda neposredno pol milje pod površjem leži edinstven mehanizem za shranjevanje energije. (Courtesy Power South Energy Cooperative) Stisnjen zrak je ključna sestavina pri proizvodnji električne energije na vseh plinskih napravah; Kritična komponenta je zgorevanje plina, ki ustvarja tok plina, ki vrti turbino. V običajnih elektrarnah na zemeljski plin je stisnjen zrak najbolj energetsko intenziven del obratovanja - več kot polovica energije, ki jo ustvari turbina, se preprosto dovaja nazaj v sistem za stiskanje zraka.
Toda obrat McIntosh CAES lahko stisne zrak neodvisno od postopka proizvodnje električne energije, kadar je to najbolj ekonomično, saj ga je treba skladiščiti - rudnik soli. Obrat ima dovolj shranjenega zraka, da lahko 110-megavatna turbina 26 ur ustvarja električno energijo in napaja do 110.000 domov.
S stiskanjem zraka ponoči, ko je električna energija poceni in obilna, namesto da bi izkoristili izhod turbine za stiskanje, naprava porabi manj zemeljskega plina, da proizvede enako količino električne energije. Omogoča tudi uporabo čistih virov električne energije za stiskanje.
Medtem ko obrat McIntosh trenutno ne deluje neposredno v tandemu z nobenimi obnovljivimi napravami, to zagotovo lahko, in to je ključna ideja. Električno energijo za stiskanje zraka bi lahko proizvajale vetrne turbine, kot je načrtovano za energetski center Bethel v Zahodnem Teksasu. Podjetje Apex CAES LLC je za Center zbralo 100 milijonov dolarjev, kar bi, če bi se razvilo, predstavljalo objekt soli CAES skupaj z vetrom. Center namerava ponoči uporabiti električno energijo, ki jo proizvedejo bližnje vetrne turbine za stiskanje zraka, podnevi pa dovod zraka v plinsko turbino.
Glede na to, da se elektrarne na zemeljski plin povečujejo po vsej državi, skladiščenje stisnjenega zraka omogoča način vključevanja obnovljivih virov energije in na koncu manj plina.
Vendar stisnjeni zrak ni panaceja. Medtem ko so elektrarne na zemeljski plin razmeroma poceni za gradnjo in obratovanje, nizka cena zemeljskega plina pomeni tudi manj spodbude za iskanje alternativ za elektrarne ali namestitev možnosti, ki prihranijo plin.
Ob znižanih stroških zemeljskega plina in tveganju, ki ga prinaša razmeroma nova tehnologija, ki ima samo nekaj projektov, je težko izvesti številke za CAES. Projekt Energetskega centra Bethel se razvija od leta 2011 in še ni zbral dodatnih 400 milijonov dolarjev potrebnega kapitala.
"Nekaj novega in drugačnega ni enostavno spustiti se s tal, " pravi Apex CAES COO Stephen Naeve.
Drugi preskusni projekti niso uspeli zaradi visokih stroškov razvoja - vse od stroškov odstranjevanja solne slanice, nastale med rudarskim postopkom, do nevarnosti raziskovanja lokacij, ki se lahko izkažejo za geološko neprimerne. Kar zadeva konkurenco pri skladiščenju, so baterije v marsičem bolj prilagodljive, saj jih je mogoče namestiti bližje mestu, kjer je povpraševanje po energiji, čeprav so po mnenju Apexa dolgoročno akumulatorji (vsaj za zdaj) bistveno dražji.
Toda Power South Energy Cooperative bi še vedno užival v pogovarjanju soli z nekaterimi drugimi zavezniki CAES. Dejansko je objekt McIntosh privabil obiskovalce iz Kalifornije, Utaha, New Yorka in Idaha.
Če je sol način, kako plinske elektrarne narediti učinkovitejšo in uporabiti obnovljive vire, potem prosimo, da sol prepustite.
Opomba urednika: V prejšnji različici tega članka je bilo prvotno napačno navedeno, da se v omrežje pošlje več energije, kot je zahtevano, kjer se zapravlja. Dejansko se odvečna energija izgubi, preden jo pošljemo v omrežje skozi številne postopke. Smithsonian.com obžaluje napako.
