Поєднання плаваючої фотоелектричної системи з накопиченням енергії на стисненому повітрі

Дослідники з Єгипту та Великобританії розробили новий плавучий корабельPV системаконцепція, яка використовує стиснене повітря для зберігання енергії. Система має ККД 34,1% і енергоефективність 41%.

Вчені з Університету Порт-Саїда в Єгипті та Університету Стратклайда у Сполученому Королівстві запропонували поєднати накопичувачі енергії на стисненому повітрі (CAES) з плаваючою фотоелектричною енергією за допомогою нової стратегії управління енергією.

«Щоб подолати проблеми переривчастості та доступності сонячної енергії, запропонована плаваюча фотоелектрична система оснащена екологічно чистою гібридною системою накопичення енергії на стисненому повітрі, керованою новою стратегією управління енергією для ефективного управління потоком електроенергії між компонентами системи, не перевищуючи їх допустиму робочі межі для безпечної експлуатації», — сказав провідний автор дослідження Еркан Отеркус журналу pv. «Ця стратегія управління розроблена для забезпечення виконання вимог щодо навантаження та використання навіть низькоякісної фотоелектричної енергії, що зменшує будь-які витрати електроенергії та покращує ефективність системи».

У запропонованій концепції стратегія енергоменеджменту дотримується детерміністичного підходу на основі правил, який визначає правила за допомогою карти економії палива або викидів відповідної системи. «Цей підхід використовує людський досвід, інтуїцію, евристику та математичні моделі для створення набору заздалегідь визначених правил, які контролюють роботу компонентів системи», — підкреслила група. «Ці правила можна інтерпретувати та налаштувати для кращої продуктивності різних операційних сценаріїв із низьким обчислювальним навантаженням».

Прототип потужністю 5 кВт використовує частково плаваючі фотоелектричні панелі, які знаходяться в безперервному прямому контакті з навколишньою водою, що забезпечує ефективне вільне охолодження та покращує ефективність фотоелектричних панелей в результаті теплової рівноваги з навколишньою водою. Плавуча платформа використовується для підтримкиPV системаздатний автоматично відстежувати сонячне світло для збільшення виробництва сонячної енергії та змінювати коефіцієнт занурення, регулюючи осадку платформи та кут нахилу фотоелектричних панелей, щоб контролювати їх охолодження або очищати їх від будь-якого накопиченого пилу або повністю занурювати фотоелектричні панелі, щоб уникнути будь-яких пошкоджень під час суворих погодних умов.

Система накопичення описується як адіабатична система CAES, інтегрована з накопичувачем теплової енергії (TES). Він складається з чотирьох некомпенсованих повітряних сталевих резервуарів, які розміщені по кутах плавучої платформи. «Перед зберіганням повітря гаряче стиснене повітря охолоджується в теплообміннику», — пояснили дослідники. «Кожного разу, коли вироблена фотоелектрична електроенергія нижча або вища за необхідну потужність повітряних компресорів, пропонується зберігати цю електроенергію у вигляді тепла в ТЕС».

Бак для гарячої води також інтегрований з теплообмінником для підвищення температури стисненого повітря перед його розширенням. Стиснене повітря випускається та нагрівається через резервуар гарячої води перед його розширенням у розширювачі для регенерації електроенергії за допомогою генератора.

За допомогою серії симуляцій дослідницька група виявила, що система має ККД 34,1% і енергоефективність 41%, причому найвища продуктивність системи спостерігалася в період з грудня по січень. «Порівняно зі звичайними системами CAES, запропонована гібридна система CAES має річну економію палива 126,4 природного газу», — підкреслили академіки. «Ця економія палива також призведе до економічної вигоди за рахунок зниження експлуатаційних витрат системи на 27 690 доларів США на рік».

Вони також виявили, що на енергетичну та ексергетичну ефективність системи може суттєво вплинути ефективність окремих компонентів, яка, за їхніми словами, може знизитися в умовах роботи поза проектом і при частковому навантаженні.

Система була описана в «Гібридній системі зберігання енергії на стисненому повітрі та стратегії управління для частково плаваючої фотоелектричної установки», опублікованій в Energy.

У Egret Solar ми в захваті від потенціалу поєднання плаваючих фотоелектричних (PV) систем із накопичувачем енергії на стисненому повітрі (CAES). Цей інноваційний підхід має величезні перспективи для вирішення деяких ключових проблем, з якими сьогодні стикається галузь відновлюваної енергетики, таких як зберігання енергії, стабільність мережі та ефективне використання простору. Egret Solar в захваті від довгострокового потенціалу поєднання плаваючої фотоелектричної системи з накопиченням енергії стисненого повітря. Це поєднання представляє передове рішення, яке вирішує деякі з найактуальніших проблем у галузі відновлюваної енергетики, водночас сприяючи більш екологічному та стійкому майбутньому.