Объединение плавающих фотоэлектрических станций с хранилищем энергии на основе сжатого воздуха

Исследователи из Египта и Великобритании разработали новый плавающийФотоэлектрическая системаконцепция, использующая сжатый воздух для хранения энергии. Система имеет КПД туда и обратно 34,1% и энергоэффективность 41%.

Ученые из Университета Порт-Саида в Египте и Университета Стратклайда в Соединенном Королевстве предложили объединить хранение энергии на основе сжатого воздуха (CAES) с плавучими фотоэлектрическими батареями с помощью новой стратегии управления энергией.

«Чтобы преодолеть проблемы прерывистости и доступности солнечной энергии, предлагаемая плавающая фотоэлектрическая система оснащена экологически чистой гибридной системой хранения энергии на сжатом воздухе, управляемой новой стратегией управления энергией, позволяющей эффективно управлять потоком мощности между компонентами системы, не превышая их допустимых значений. эксплуатационные пределы для безопасной эксплуатации», — рассказал журналу pv ведущий автор исследования Эркан Отеркус. «Эта стратегия управления разработана для обеспечения выполнения требований нагрузки и использования даже низкопотенциальной фотоэлектрической энергии, что снижает потери энергии и повышает эффективность системы».

В предлагаемой концепции стратегия управления энергопотреблением следует детерминированному подходу, основанному на правилах, который определяет правила с помощью карты экономии топлива или карты выбросов рассматриваемой системы. «Этот подход использует человеческий опыт, интуицию, эвристику и математические модели для создания набора заранее определенных правил, которые контролируют работу компонентов системы», — подчеркнули в группе. «Эти правила интерпретируются и могут быть настроены для повышения производительности различных операционных сценариев с низкими вычислительными нагрузками».

В прототипе мощностью 5 кВт используются частично плавающие фотоэлектрические панели, которые находятся в постоянном прямом контакте с окружающей водой, что обеспечивает эффективное естественное охлаждение и повышает эффективность фотоэлектрических панелей в результате теплового равновесия с окружающей водой. Плавучая платформа, используемая для поддержкиФотоэлектрическая системаспособен автоматически отслеживать солнечный свет для увеличения производства солнечной энергии и изменять степень погружения, регулируя осадку платформы и угол наклона фотоэлектрических панелей, чтобы контролировать их охлаждение или очищать их от скопившейся пыли или полностью погружать фотоэлектрические панели во избежание каких-либо повреждений. в суровых погодных условиях.

Система хранения описывается как адиабатическая система CAES, интегрированная с накопителем тепловой энергии (TES). Он состоит из четырех некомпенсированных воздушных стальных резервуаров, размещенных по углам плавучей платформы. «Перед хранением воздуха горячий сжатый воздух охлаждается в теплообменнике», — объяснили исследователи. «Всякий раз, когда вырабатываемая фотоэлектрическая электроэнергия ниже или превышает мощность, необходимую воздушным компрессорам, предлагается хранить эту электроэнергию в виде тепла в ТЭС».

Резервуар для горячей воды также интегрирован с теплообменником для повышения температуры сжатого воздуха перед его расширением. Сжатый воздух выпускается и нагревается через бак для горячей воды перед его расширением в детандере для регенерации электроэнергии с помощью генератора.

С помощью серии моделирования исследовательская группа обнаружила, что система имеет КПД туда и обратно 34,1% и энергоэффективность 41%, при этом самая высокая производительность системы наблюдается в период с декабря по январь. «По сравнению с обычными системами CAES, предлагаемая гибридная система CAES обеспечивает годовую экономию топлива в размере 126,4 единиц природного газа», — подчеркнули ученые. «Эта экономия топлива также приведет к экономической выгоде за счет снижения эксплуатационных расходов системы на 27 690 долларов США в год».

Они также обнаружили, что на энергетический и эксергетический КПД системы может существенно влиять КПД отдельных компонентов, который, по их словам, может снизиться в нерасчетных условиях и в условиях частичной нагрузки.

Система была описана в статье «Гибридная система хранения энергии на сжатом воздухе и стратегия управления частично плавучей фотоэлектрической электростанцией», опубликованной в журнале Energy.

В Egret Solar мы воодушевлены потенциалом объединения плавучих фотоэлектрических (PV) систем с накопителями энергии на сжатом воздухе (CAES). Этот инновационный подход открывает огромные перспективы для решения некоторых ключевых проблем, стоящих сегодня перед отраслью возобновляемой энергетики, таких как хранение энергии, стабильность энергосистемы и эффективное использование пространства. Egret Solar воодушевлена ​​долгосрочным потенциалом объединения плавучих фотоэлектрических систем с хранилищем энергии на основе сжатого воздуха. Это сочетание представляет собой передовое решение, которое решает некоторые из наиболее насущных проблем в отрасли возобновляемых источников энергии, одновременно продвигая более экологичное и устойчивое будущее.