Термохимическое хранилище энергии обеспечит солнечную энергию третьего поколения спустя несколько месяцев

Опубликовано 1 июня 2023 г. 1 июня 2023 г. Автор Сьюзен Кремер

По сравнению со стоимостью самой установки CSP Gen3, добавление термохимического хранилища и реактора для производства водорода практически не увеличило затраты на установку, но добавило значительно большую ценность за счет значительного увеличения продолжительности хранения.

Обычно простота означает низкую стоимость. Но создатели многофункциональной термохимической системы хранения энергии для Gen3 с концентрацией солнечной энергии (CSP) утверждают, что их сложная конструкция снизит затраты, позволяя доставлять солнечную энергию не только в течение дня или двух, как сегодня, но и тогда, когда это необходимо. недели и месяцы спустя.

Эта двойная термохимическая система хранения энергии будет работать в сочетании с усовершенствованной пилотной установкой CSP, которую Sandia строит в своем гелиостатном испытательном центре в Нью-Мексико в качестве лауреата награды Gen3 CSP Министерства энергетики США.

Пилотный проект Gen3 компании Sandia, который недавно начал свою работу, включает в себя приемник свободно падающих частиц, питающий высокотемпературное хранилище частиц. Эти пескоподобные частицы нагревают сверхкритический CO2, высокоэффективную рабочую жидкость, работающую в замкнутом цикле Брайтона.

Чтобы обеспечить работу после наступления темноты, современные коммерческие CSP хранят солнечную энергию в расплавленной соли. Вместо этого пилотный проект Sandia Gen3 использует частицы, которые остаются стабильными при гораздо более высоких температурах для большей эффективности. Это обеспечивает солнечную энергию из теплового хранилища, обычно в течение 8 или 10 часов.

Но новое исследование Университета штата Аризона (ASU), где профессор Эллен Стечел проводит тщательные исследования солнечного термохимического потенциала, показало, что LCOE можно снизить, добавив пару термохимических окислительно-восстановительных циклов, которые затем могут доставлять энергию в любой день. необходимо, даже спустя несколько месяцев.

«Новинка нашей системы заключается в том, что мы предлагаем три уровня хранения для круглогодичной гарантии возможности диспетчеризации», — пояснил помощник научного сотрудника ASU Альберто де ла Калле.

Де ла Калле раскрыл суть новой концепции в презентации и абстрактном Технико-экономическом анализе высокотемпературной концентрированной солнечной электростанции с многоуровневой системой хранения для круглогодичной гарантированной диспетчеризации на недавней конференции SolarPACES.

Идея состоит в том, чтобы добавить еще два уровня хранения тепловой энергии к тому, который разряжается ежедневно, один для разгрузки через неделю, а другой для доставки энергии в любой необходимый день, даже через несколько месяцев. Для всех трех технологий разные методы будут хранить и высвобождать энергию. И вместо того, чтобы полагаться на одну подачу тепла для каждого типа, существует несколько вариантов зарядки.

В то время как ежедневная поставка электроэнергии будет осуществляться за счет накопленного тепла, как в сегодняшних коммерческих CSP, исследователи применяют уникальный подход к зарядке еженедельных и сезонных накопителей тепловой энергии.

Две дополнительные системы сосредоточены вокруг синергетической пары термохимических циклов: одна для химического хранения долговременного тепла, а другая для производства водорода.

Схема термохимического хранения энергии IMAGE@Техноэкономический анализ высокотемпературной концентрированной солнечной электростанции с многоуровневой системой хранения для круглогодичной гарантированной диспетчеризации

Существующее ежедневное хранилище (уровень 1) в Sandia Gen3 CSP. Частицы хранят «ощутимое» тепло (тепло, которое вы можете почувствовать): Горячие частицы в резервуаре для хранения тепловой энергии Gen3 нагреваются концентрированным солнечным потоком от испытательного поля солнечных гелиостатов Sandia, когда они падают через приемник. Тепло передается сверхкритическому диоксиду углерода, который приводит в действие турбину S-CO2 для выработки электроэнергии. Резервуар для хранения частиц рассчитан на дневной запас.

Для еженедельного хранения (Уровень 2): Добавьте хранение в термохимическом нагреве:Постоянно повторяющийся термохимический процесс будет генерировать тепло в двухэтапном окислительно-восстановительном цикле оксида металла, термически восстанавливаемого при нагревании (зарядка) и окисляющегося на воздухе (разрядка).

«Одна из целей этого проекта — найти наиболее подходящий оксид металла для этого процесса. Мы начали тестирование CaAl0,2Mn0,8O3, перовскита, который уже использовался в таких типах циклов», — сказал де ла Калле. .