Kombinera flytande PV med lagring av tryckluftsenergi

Forskare från Egypten och Storbritannien utvecklade en ny flytandePV systemkoncept som utnyttjar tryckluft för energilagring. Systemet har en verkningsgrad tur och retur på 34,1 % och en energieffektivitet på 41 %.

Forskare från Port Said University i Egypten och University of Strathclyde i Storbritannien har föreslagit att kombinera lagring av tryckluftsenergi (CAES) med flytande solceller genom en ny energihanteringsstrategi.

"För att övervinna intermittens och tillgänglighetsproblem med solenergi är det föreslagna flytande solcellssystemet utrustat med ett miljövänligt hybridsystem för lagring av tryckluftsenergi som styrs av en ny energihanteringsstrategi för att effektivt hantera kraftflödet mellan systemets komponenter utan att överskrida deras tillåtna operativa gränser för säker drift, säger forskningens huvudförfattare, Erkan Oterkus, till tidningen pv. "Denna styrstrategi är utformad för att säkerställa att belastningskraven uppfylls och att till och med utnyttja den låggradiga PV-kraftproduktionen, vilket minskar eventuellt energislöseri och förbättrar systemets effektivitet."

I det föreslagna konceptet följer energihushållningsstrategin det deterministiska regelbaserade tillvägagångssättet, som bestämmer reglerna med hjälp av en bränsleekonomi- eller utsläppskarta för det aktuella systemet. "Detta tillvägagångssätt använder den mänskliga expertis, intuition, heuristik och matematiska modeller för att generera en uppsättning förutbestämda regler som styr driften av systemkomponenterna," betonade gruppen. "Dessa regler är tolkbara och kan ställas in för bättre prestanda för olika operativa scenarier med låg beräkningsbörda."

5 kW-prototypen använder sig av delvis flytande PV-paneler som är i kontinuerlig direktkontakt med det omgivande vattnet, vilket ger en effektiv och fri kylning och förbättrar PV-panelernas effektivitet till följd av den termiska jämvikten med det omgivande vattnet. Den flytande plattformen som används för att stödjaPV systemkan spåra solljuset automatiskt för mer solenergiproduktion och ändra nedsänkningsförhållandet genom att justera plattformens drag och PV-panelernas lutningsvinkel för att kontrollera deras kylning eller rengöra dem från eventuellt samlat damm eller helt sänka PV-panelerna för att undvika skador under svåra väderförhållanden.

Lagringssystemet beskrivs som ett adiabatiskt CAES-system integrerat med termisk energilagring (TES). Den består av fyra okompenserade luftståltankar som är placerade i hörnen på den flytande plattformen. "Före luftlagring kyls den varma tryckluften ner i värmeväxlaren", förklarade forskarna. "När den genererade PV-elektriciteten är lägre eller högre än den effekt som krävs av luftkompressorerna, föreslås det att denna el lagras i form av värme i en TES."

En varmvattentank är också integrerad med en värmeväxlare för att höja temperaturen på tryckluften innan den expanderar. Den komprimerade luften släpps ut och värms upp genom varmvattentanken innan den expanderar i expandern för att regenerera elektricitet med hjälp av generatorn.

Genom en serie simuleringar fann forskargruppen att systemet har en verkningsgrad tur och retur på 34,1 % och en energieffektivitet på 41 %, där den starkaste systemets prestanda observerades mellan december och januari. "Jämfört med konventionella CAES-system har det föreslagna hybrid CAES-systemet en årlig bränslebesparing på 126,4 naturgas," betonade akademikerna. "Denna bränslebesparing kommer också att resultera i en ekonomisk fördel genom att minska systemets driftskostnad med 27 690 USD/år av bränslekostnaden."

De fann också att systemets energi- och exergieffektivitet kan påverkas avsevärt av effektiviteten hos enskilda komponenter, som de sa kan minska under off-design och delbelastningsdriftsförhållanden.

Systemet beskrevs i "Hybrid lagring av tryckluftsenergi och styrstrategi för en delvis flytande solcellsanläggning", publicerad i Energy.

På Egret Solar är vi entusiastiska över potentialen i att kombinera flytande solcellssystem (PV) med lagring av tryckluftsenergi (CAES). Detta innovativa tillvägagångssätt har ett enormt löfte för att ta itu med några av de viktigaste utmaningarna som industrin för förnybar energi står inför idag, såsom energilagring, nätstabilitet och effektiv användning av utrymme. Egret Solar är entusiastiska över den långsiktiga potentialen av att kombinera flytande PV med lagring av tryckluftsenergi. Denna sammankoppling representerar en banbrytande lösning som tar itu med några av de mest pressande utmaningarna inom industrin för förnybar energi samtidigt som den främjar en grönare och mer hållbar framtid.