Kombinerer flydende PV med lagring af trykluftenergi

Forskere fra Egypten og Storbritannien udviklede en ny flydendePV systemkoncept, der udnytter trykluft til energilagring. Systemet har en tur-retur virkningsgrad på 34,1 % og en energieffektivitet på 41 %.

Forskere fra Port Said University i Egypten og University of Strathclyde i Storbritannien har foreslået at kombinere komprimeret luftenergilagring (CAES) med flydende solcelleanlæg gennem en ny energistyringsstrategi.

"For at overvinde de intermitterende og tilgængelighedsproblemer med solenergi er det foreslåede flydende PV-system udstyret med et miljøvenligt hybridt energilagringssystem for trykluft styret af en ny energistyringsstrategi for effektivt at styre strømstrømmen mellem systemets komponenter uden at overskride deres tilladte operationelle grænser for sikker drift,” sagde forskningens hovedforfatter, Erkan Oterkus, til magasinet pv. "Denne kontrolstrategi er designet til at sikre opfyldelse af belastningskravene og udnytte selv den lavkvalitets PV-strømproduktion, som reducerer strømspild og forbedrer systemets effektivitet."

I det foreslåede koncept følger energiledelsesstrategien den deterministiske regelbaserede tilgang, som fastlægger reglerne ved hjælp af et brændstoføkonomi- eller emissionskort over det pågældende system. "Denne tilgang bruger den menneskelige ekspertise, intuition, heuristik og matematiske modeller til at generere et sæt forudbestemte regler, som styrer driften af ​​systemkomponenterne," understregede gruppen. "Disse regler kan fortolkes og kan tunes til bedre ydeevne af forskellige operationelle scenarier med lave beregningsmæssige byrder."

5 kW prototypen udnytter delvist flydende PV paneler, der er i kontinuerlig direkte kontakt med det omgivende vand, hvilket giver en effektiv og fri køling og forbedrer PV panelernes effektivitet som følge af den termiske ligevægt med det omgivende vand. Den flydende platform, der bruges til at understøttePV systemer i stand til automatisk at spore sollys for mere solenergiproduktion og ændre nedsænkningsforholdet ved at justere platformens træk og PV-panelernes hældningsvinkel for at kontrollere deres afkøling eller rense dem fra ophobet støv eller helt nedsænke PV-panelerne for at undgå skader under hårde vejrforhold.

Lagersystemet er beskrevet som et adiabatisk CAES-system integreret med termisk energilagring (TES). Den består af fire ukompenserede luftståltanke, der er placeret i hjørnerne af den flydende platform. "Før luftlagring bliver den varme trykluft kølet ned i varmeveksleren," forklarede forskerne. "Når den genererede PV-elektricitet er lavere eller højere end den krævede effekt af luftkompressorerne, foreslås det at lagre denne elektricitet i form af varme i en TES."

En varmtvandsbeholder er også integreret med en varmeveksler for at hæve temperaturen på trykluften før dens ekspansion. Den komprimerede luft frigives og opvarmes gennem varmtvandsbeholderen, før den udvider sig i ekspanderen for at regenerere elektricitet ved hjælp af generatoren.

Gennem en række simuleringer fandt forskerholdet ud af, at systemet har en effektivitet tur-retur på 34,1 % og en energieffektivitet på 41 %, hvor den stærkeste systemydelse blev observeret mellem december og januar. "Sammenlignet med konventionelle CAES-systemer har det foreslåede hybride CAES-system en årlig brændstofbesparelse på 126,4 naturgas," understregede akademikerne. "Denne brændstofbesparelse vil også resultere i en økonomisk fordel ved at reducere systemets driftsomkostninger med $27.690/år af brændstofomkostninger."

De fandt også ud af, at systemets energi- og eksergieffektivitet kan blive betydeligt påvirket af effektiviteten af ​​individuelle komponenter, som de sagde kan falde under off-design og driftsforhold med delvis belastning.

Systemet blev beskrevet i "Hybrid komprimeret luftenergilagringssystem og kontrolstrategi for et delvist flydende solcelleanlæg," offentliggjort i Energy.

Hos Egret Solar er vi begejstrede for potentialet i at kombinere flydende fotovoltaiske (PV) systemer med komprimeret luftenergilagring (CAES). Denne innovative tilgang rummer et enormt løfte om at løse nogle af de vigtigste udfordringer, som industrien for vedvarende energi står over for i dag, såsom energilagring, netstabilitet og effektiv udnyttelse af pladsen. Egret Solar er begejstret for det langsigtede potentiale ved at kombinere flydende PV med lagring af trykluftenergi. Denne parring repræsenterer en banebrydende løsning, der løser nogle af de mest presserende udfordringer i industrien for vedvarende energi, samtidig med at den fremmer en grønnere og mere bæredygtig fremtid.