Sprężone powietrze stanie się akumulatorem przyszłości?

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Energia słoneczna i wiatrowa odgrywają coraz większą rolę w ogólnej produkcji energii. Jednak najpoważniejszym związanym z nimi problemem jest ich nieprzewidywalność oraz brak stałej dostępności. To zaś oznacza, że konieczne jest opracowanie metod przechowywania energii w czasie, gdy jest jej nadmiar i uwalniania, gdy jest potrzebna. Najtańszą metodą jest wykorzystanie elektrowni szczytowo-pompowych, które w okresach nadmiaru energii pompują wodę do położonego wyżej zbiornika, a gdy jest ona potrzebna, woda jest zrzucana niżej, generując energię. Sposób ten sprawdza się jednak w regionach górzystych. Co wobec tego z miejscami, gdzie nie ma gór? Odpowiedzią może być wykorzystanie... powietrza do przechowywania energii.

Projekt RICAS 2020 prowadzony pod auspicjami Unii Europejskiej zakłada opracowanie technologii efektywnego przechowywania energii w formie powietrza sprężanego w podziemnych zbiornikach. Gdy energia będzie potrzebna, powietrze zostanie uwolnione i przejdzie przez turbinę gazową generując elektryczność. Dwie największe tego typu instalacje znajdują się w Niemczech i USA. Zbiorniki stworzono w podziemnych formacjach solnych. Obie elektrownie tracą jednak dużo energii, gdyż nie korzystają z systemów odzyskiwania ciepła z powietrza. Ciepło to powstaje podczas kompresowania powietrza. Jego utrata oznacza, że sprawność takich instalacji wynosi 45-55 procent, a zatem połowa energii potrzebnej do skompresowania powietrza jest tracona.

Projekt RICAS 2020 ma na celu stworzenie instalacji o sprawności 70-80%. Ma to zostać osiągnięte właśnie dzięki odzyskaniu ciepła z powietrza. Kompresowane powietrze zanim trafiłoby do podziemnego zbiornika miałoby przechodzić przez osobny zbiornik wypełniony pokruszonymi skałami. Zostałyby one ogrzane przez powietrze, utrzymując większość ciepła. Chłodne powietrze trafiłoby zaś do głównego zbiornika. Gdy energia byłaby potrzebna, powietrze przechodziłoby przez zbiornik z ogrzanymi skałami, ogrzwało się i gorące trafiało do turbiny gazowej generującej energię elektryczną.

Nasza praca opiera się na złożeniu, że takie rozwiązanie pozwala na lepsze przechowywanie energii niż kiedykolwiek pozwolą na to akumulatory. Charakteryzuje się bowiem większą żywotnością i mniejszymi nakładami w przeliczeniu na kilowatogodzinę przechowywane energii. Spodziewamy się też, że rozwiązanie takie można będzie zastosować wszędzie, bez względu na lokalną budowę geologiczną – mówi Giovanni Perillo, jeden z zatrudnionych przy RICAS 2020. Jedyne wstępne wymaganie to obecność pod ziemią dużych pustych przestrzeni. Ich tworzenie specjalnie na potrzeby tej technologii byłoby zbyt kosztowne. Dlatego też rozważa się wykorzystywanie już istniejących tuneli czy kopalń.

« powrót do artykułu

[Przemek Kobel 65]

Ciekawe kiedy odkryją to, co samochodziarze (straty wywołane stygnięciem zbiornika rozgrzanego podczas sprężania, a przy okazji tego też przegrzewanie się pompy i przewodów, no i zamarzanie przewodów przy rozprężaniu).

[Afordancja 57]

 

 

Ciekawe kiedy odkryją to, co samochodziarze (straty wywołane stygnięciem zbiornika rozgrzanego podczas sprężania, a przy okazji tego też przegrzewanie się pompy i przewodów, no i zamarzanie przewodów przy rozprężaniu).

 

 

No chyba o tym myślą, skoro:

 

 

 

Obie elektrownie tracą jednak dużo energii, gdyż nie korzystają z systemów odzyskiwania ciepła z powietrza. Ciepło to powstaje podczas kompresowania powietrza. Jego utrata oznacza, że sprawność takich instalacji wynosi 45-55 procent, a zatem połowa energii potrzebnej do skompresowania powietrza jest tracona. Projekt RICAS 2020 ma na celu stworzenie instalacji o sprawności 70-80%. Ma to zostać osiągnięte właśnie dzięki odzyskaniu ciepła z powietrza. Kompresowane powietrze zanim trafiłoby do podziemnego zbiornika miałoby przechodzić przez osobny zbiornik wypełniony pokruszonymi skałami. Zostałyby one ogrzane przez powietrze, utrzymując większość ciepła. Chłodne powietrze trafiłoby zaś do głównego zbiornika. Gdy energia byłaby potrzebna, powietrze przechodziłoby przez zbiornik z ogrzanymi skałami, ogrzwało się i gorące trafiało do turbiny gazowej generującej energię elektryczną.

 

[Jotgie 1]

Cyt: "Najtańszą metodą jest wykorzystanie elektrowni szczytowo-pompowych, które w okresach nadmiaru energii pompują wodę do położonego wyżej zbiornika, a gdy jest ona potrzebna, woda jest zrzucana niżej, generując energię. Sposób ten sprawdza się jednak w regionach górzystych" - elektrownia szczytowo - pompowa w Żydowie na Pomorzu (pomiędzy Bobolicami a Polanowem) nie znajduje się w regionie górzystym choć teren jest "mocno" pagórkowaty! Myślę, że w Polsce sporo by znalazł takich miejsc nie tylko w górach. Teraz (chwilowo) znajduję się służbowo w Ujściu (niedaleko Piły) - góry są tu takie, że z powodzeniem można by taką elektrownię wybudować wykorzystując wodę z Noteci. 

[thikim 119]

Ciekawe kiedy odkryją to, co samochodziarze

Ciekawe kiedy hybrydówki zaczną generować prąd w czasie stygnięcia silnika albo i z ciepła silnika w czasie pracy

Taka termopara na silniku.

Edytowane 30 marca 2017 przez thikim

[lester 21]

Te procenty w artykule stoją w sprzeczności z tym co wiem z zakładów przemysłowych (sam tego nie liczyłem). Po uwzględnieniu strat ciepła i energii potrzebnej na osuszanie powietrza okazuje się, że użyteczne jest ledwie około 10% włożonej w sprężanie energii, podczas kiedy tu widzę 70-80%. Rozumiem, że to inna skala, ale cudów nie ma. Odzysk ciepła - OK, ale to nie spowoduje wzrostu ciśnienia powracającego powietrza, tylko jego entalpii. Nie wiem jaki to ma wpływ na sprawność turbiny, śmiem twierdzić, że minimalny. Owszem zwiększy się strumień objętościowy gazu (choć nie jest pewne czy wprost zgodnie z równaniem Clapeyrona czy prawem Poissona, ze względu na dodatkową pracę wykonaną przez zgromadzony gaz), ale spadnie jego gęstość. A o sprężonym powietrzu to już od jakiś 10 lat słyszę i nic nie powstaje. Idee szczytne, ale leżą w konfrontacji z termodynamiką.

[Gość Astro]

O sprężonym powietrzu to słyszę właściwie od urodzenia. Na KW od początku mojego tu pobywania.
Nawet i komentarzy tyczących samochodów na "sprężone powietrze" nie brakowało… ;/
Zapewne nie na KW, ale kiedyś byłem ciekaw zwolenników pomysłów owych, dlaczego "prostego" KERS nie próbują zastąpić "prostszą" pneumatyką?

 

Lester, w kwestii sprawności polecam dość przystępnie wyłożone:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_gazowa#Sprawno.C5.9B.C4.87_i_moc_jednostkowa

Oczywiście, w kontekście "zwyczajnej" turbiny sprawność 70%  to – delikatnie mówiąc – "kosmos". Chyba artykuł niezbyt, jak myślę, odpowiednio wyłuszcza ideę…

[tempik 82]

O samochodach już było, ale takie zastosowanie to pierwsze słyszę. Tylko że znane, stosowane i tańsze tak jak wspomniane jest pompowane wody na wyższy poziom. A te wymagane kopalnie to też raczej na nizinach nie występują

[volfff 0]

no była moja sugestia z samochodami na sprężone powietrze ale jak zawsze zostałem zgaszonym. obecnie zastanawiam się na działem mogącym wystrzeliwywać ładunki  na niska orbitę ale pomysł a właściwie idea to za mało. Panowie naukowcy do dzieła satelity można by wysyłać za grosze. Tak przy okazji to podobno Niemcy od kilku lat już tak magazynują energie wiec artykuł chyba spóżniony o wiele lat 

Edytowane 30 marca 2017 przez volfff

[Jajcenty 314]

 

 

obecnie zastanawiam się na działem mogącym wystrzeliwywać ładunki  na niska orbitę

Mogłeś tego nie mówić. Zdaje się że to bardzo niebezpieczna dziedzina nauki.

 

no była moja sugestia z samochodami na sprężone powietrze ale jak zawsze zostałem zgaszonym.

Nie tylko Ty. Ja również byłem gorącym orędownikiem niestety po konfrontacji z liczbami nieco ostygłem.  

[piotr123 3]

Temperatura pod ziemią rośnie chyba o 3st na każde 100metrów. Może powinni wpuszczać powietrze krótszą rurką prosto z powierzchni, a wypuszczać dłuższą U-rurką aby się nagrzało? Tylko czy takie coś można pod ziemią wywiercić?

[volfff 0]

pomysł dobry ale .... ze wzrostem temperatury rośnie ciśnienie a co za tym opór jaki stawia powietrze w procesie wpychania pod ziemie i pewnie wynik energetyczny byłby ujemny 

[haw 0]

kurcze... skoro z woda nie ma takich problemow, to czemu nie przepuscic przez turbine wody do takiej kopalni w dolku energetycznym i wypompowac na gorce? fakt, ze nadalyby sie tylko kopalnie w poblizu rzek czy jezior, no ale czesc mozna by zagospodarowac. ciekawe tylko jak z gestoscia energetyczna sprezonego powietrza vs woda splywajaca iles tam metrow.

[Rowerowiec 27]

Czytałem gdzieś kiedyś, że taka prototypowa elektrownia już działa w Niemczech, a czytałem to ładnych kilka lat temu.

[Gość Astro]

Huntorf. Działa od 1978 roku.

https://pl.wikipedia.org/wiki/Elektrownia_Huntorf

Ed.: Ze sprawnością tak fatalnie być jednak nie musi. Wcześniejszy link z ładnym ograniczeniem na sprawność nie jest adekwatny (turbina spalinowa ). Polecam ciekawe źródło wiedzy:

https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_air_energy_storage

Nie wiedziałem, że na wiki samochody na sprężone powietrze doczekały się tak dużego artu:

https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_air_car

Edytowane 2 kwietnia 2017 przez Astro

[osmial 0]

Skoro elektronie szyczytowo-pompowe są tak dobre, a problemów z gazem aż tyle to czemu nie odwrócić podejścia. Niech wypełnią takie zbiorniki wodą w okresie gdy wiatr nie wieje, a gdy wieje to je opróżniać.

Fakt, w odróżnieniu do podejścia z gazem nie wtłoczy się tej wody nie wiadomo jak więcej bo ciśnienie będzie pewnie mocno przeszkadzać ale w obecnych elektrowniach szczytowo-pompowych zbiorniki również mają ograniczoną pojemność.

[Gość Astro]

 

 

czemu nie odwrócić podejścia. Niech wypełnią takie zbiorniki wodą w okresie gdy wiatr nie wieje, a gdy wieje to je opróżniać.

 

Nie bardzo rozumiem, ale by zalać jakąś kopalnię energii wiele wkładać nie trzeba (niżej to woda spływa "sama z siebie" ). Problem w tym, że sama z siebie w górę jakoś niechętnie (choć czasem się zdarza), co doskonale potwierdzają niepowodzenia geotermii toruńskiej.

[pogo 102]

Astro, chyba nie zrozumiałeś.

Potrzebujemy prądu, zalewamy kopalnię, mamy nadmiar - opróżniamy.

 

Tylko gdzie umieścić turbinę?

Na górze woda nie ma jeszcze pędu, więc nie ma też energii do oddania. Na dole zostanie zalana razem z resztą kopalni i i przestanie działać jak będzie cała pod wodą. W połowie? to też marnowanie energii... Kilka turbin na różnych wysokościach? Podnosimy koszty i awaryjność systemu.

[Gość Astro]

 

 

Astro, chyba nie zrozumiałeś.

 

Zrozumiałem. Chyba niezbyt złapałeś dowcip.

 

 

 

Tylko gdzie umieścić turbinę?

 

Dyskusja na ten temat ma jeszcze znaczenie?

 

 

 

Na górze woda nie ma jeszcze pędu

 

Względem środka Galaktyki to ma zeje*isty pęd…

 

 

 

Podnosimy koszty i awaryjność systemu.

 

Witaj w klubie łowców grantów.

[Afordancja 57]

Zrozumiałem. Chyba niezbyt złapałeś dowcip

 

 

A możesz wytłumaczyć, bo też ni chu chu nie kumam dowcipu, ba nawet nie wiem w której części jest ten dowcip

 

@pogo

 

Nie za wiele(to słowo klucz) myśląc, wytworzyłem "projekt",  który rozwiązuje wspomniany przez Ciebie problem  

Edytowane 2 kwietnia 2017 przez Afordancja

[Jajcenty 314]

 

 

Nie za wiele(to słowo klucz) myśląc, wytworzyłem "projekt",  który rozwiązuje wspomniany przez Ciebie problem

Nie wiem jaki problem wskazał Pogo, a Ty rozwiązałeś. Imho wystarczy kilka metrów swobodnego spadku by woda nabrała wystarczającego pędu. Twój projekt bardzo kojarzy się z samolewarowaniem. Sekwencja lewarów łącząca dwie kopalnie lub dwa pokłady na różnych poziomach może mieć interesujące własności, choć nie wiem jak je wykorzystać. Czy lewarowanie wnosi tu jakieś korzyści? No i każdy zakręt na rurze wnosi opór hydrauliczny. 

Połączmy to z nazwiskiem Tesla - zawór, turbina, prąd przemienny - i grant gotowy.

[Gość Astro]

 

 

A możesz wytłumaczyć, bo też ni chu chu nie kumam dowcipu

Nie.

 

 

 

Potrzebujemy prądu, zalewamy kopalnię, mamy nadmiar - opróżniamy.

Pewnie do najbliższej rzeki… Raport oddziaływania na środowisko nie musi być profesjonalny. Wystarczy nieco potentegować w głowie.

 

 

 

Połączmy to z nazwiskiem Tesla - zawór, turbina, prąd przemienny - i grant gotowy.

Można jeszcze coś o wolnej energii.

[Rowerowiec 27]

Gdyby tak wykorzystywać temperaturę powstałą podczas sprężania powietrza np. do centralnej wody użytkowej, a zimnego powietrza (podczas rozprężania) do swoistej sieci klimatyzacyjnej, to wykorzystałoby się efekty uboczne sprężania powietrza i coś z nich jeszcze miało.

A i jeszcze coś: http://technowinki.onet.pl/niemcy-zmienia-nieuzywane-kopalnie-wegla-w-hydroelektrownie/wk19ke

Pomysł Afordancji już w fazie projektów... Więc proszę się nie śmiać.

[thikim 119]

Chyba lepszym pomysłem jest po prostu taryfa nocna

Podpisanie jednego kwitu jest łatwiejsze niż budowa dziesiątek mało sprawnych baterio-elektrowni.

Edytowane 3 kwietnia 2017 przez thikim

[lester 21]

 

 

Lester, w kwestii sprawności polecam dość przystępnie wyłożone: https://pl.wikipedia...moc_jednostkowa

Ja piszę o całkowitej sprawności instalacji, a ty mi o sprawności turbiny gazowej. Rozumiem, że zwiększanie różnicy temperatur górnej i dolnej ma wpływ na sprawność, tyle że tutaj zwiększenie temperatury może wiązać się ze zmniejszeniem strumienia masy. Ciśnienie samo nie wzrośnie od grzania, bo jeśli tak by się działo, to niższe ciśnienie ze zbiornika (kopalni) pchałoby w pewnym momencie wyższe w dalszej części układu. Po prostu zmniejszy się wypływ, wzrośnie prędkość i opory, a jakie będą wypadkowe konsekwencje - nie wiem. Do tego straty ciepła zgromadzonego w skałach, straty powietrza zgromadzonego w kopalni, skraplanie wody, opory, entropia. Po prostu na podstawie swojej wiedzy nie wierzę w sprawność podaną w artykule, jest grubo zbyt optymistyczna jak na rzeczywisty układ poza laboratorium.