Kombinerer flytende PV med lagring av trykkluftenergi

Forskere fra Egypt og Storbritannia utviklet en ny flytendePV systemkonsept som utnytter trykkluft til energilagring. Systemet har en tur-retur-effektivitet på 34,1 % og en energieffektivitet på 41 %.

Forskere fra Port Said University i Egypt og University of Strathclyde i Storbritannia har foreslått å kombinere trykkluftenergilagring (CAES) med flytende solceller gjennom en ny energistyringsstrategi.

"For å overvinne intermittens- og tilgjengelighetsproblemene til solenergi, er det foreslåtte flytende PV-systemet utstyrt med et miljøvennlig hybrid lagringssystem for trykkluftenergi kontrollert av en ny energistyringsstrategi for å effektivt styre strømstrømmen mellom systemets komponenter uten å overskride tillatt operasjonelle grenser for sikker drift, sier forskningslederen Erkan Oterkus til magasinet pv. "Denne kontrollstrategien er utformet for å sikre oppfyllelse av belastningskravene og utnytte til og med lavkvalitets PV-kraftproduksjon, noe som reduserer strømsløsing og forbedrer systemets effektivitet."

I det foreslåtte konseptet følger energistyringsstrategien den deterministiske regelbaserte tilnærmingen, som bestemmer reglene ved hjelp av et drivstofføkonomi- eller utslippskart for det aktuelle systemet. "Denne tilnærmingen bruker menneskelig ekspertise, intuisjon, heuristikk og matematiske modeller for å generere et sett med forhåndsbestemte regler som kontrollerer driften av systemkomponentene," understreket gruppen. "Disse reglene er tolkbare og kan justeres for bedre ytelse av forskjellige operasjonsscenarier med lav beregningsbyrde."

Prototypen på 5 kW utnytter delvis flytende PV-paneler som er i kontinuerlig direkte kontakt med det omgivende vannet, noe som gir en effektiv og fri kjøling og forbedrer PV-panelenes effektivitet som følge av den termiske likevekten med det omgivende vannet. Den flytende plattformen som brukes til å støttePV systemer i stand til å spore sollyset automatisk for mer solenergiproduksjon og endre nedsenkningsforholdet ved å justere plattformens trekk og PV-panelenes tiltvinkel for å kontrollere deres kjøling eller rense dem fra akkumulert støv eller fullstendig nedsenke PV-panelene for å unngå skade under harde værforhold.

Lagringssystemet er beskrevet som et adiabatisk CAES-system integrert med termisk energilagring (TES). Den består av fire ukompenserte luftståltanker som er plassert i hjørnene på den flytende plattformen. "Før luftlagring blir den varme komprimerte luften kjølt ned i varmeveksleren," forklarte forskerne. "Når den genererte PV-elektrisiteten er lavere eller høyere enn den nødvendige effekten av luftkompressorene, foreslås det å lagre denne elektrisiteten i form av varme i en TES."

En varmtvannsbeholder er også integrert med en varmeveksler for å heve temperaturen på trykkluften før den utvides. Den komprimerte luften slippes ut og varmes opp gjennom varmtvannstanken før den utvides i ekspanderen for å regenerere elektrisitet ved hjelp av generatoren.

Gjennom en serie simuleringer fant forskerteamet at systemet har en tur-retur-effektivitet på 34,1 % og en energieffektivitet på 41 %, og den sterkeste systemytelsen ble observert mellom desember og januar. "Sammenlignet med konvensjonelle CAES-systemer har det foreslåtte hybrid CAES-systemet en årlig drivstoffbesparelse på 126,4 naturgass," understreket akademikerne. "Denne drivstoffbesparelsen vil også resultere i en økonomisk fordel ved å redusere driftskostnadene for systemet med $27 690/år i drivstoffkostnadene."

De fant også at systemets energi- og eksergieffektivitet kan bli betydelig påvirket av effektiviteten til individuelle komponenter, som de sa kan reduseres under off-design og driftsforhold med delvis belastning.

Systemet ble beskrevet i "Hybrid energilagringssystem for trykkluft og kontrollstrategi for et delvis flytende solcelleanlegg," publisert i Energy.

Hos Egret Solar er vi begeistret for potensialet ved å kombinere flytende fotovoltaiske (PV) systemer med lagring av trykkluftenergi (CAES). Denne innovative tilnærmingen gir et enormt løfte om å ta tak i noen av hovedutfordringene som industrien for fornybar energi står overfor i dag, som energilagring, nettstabilitet og effektiv bruk av plass. Egret Solar er begeistret for det langsiktige potensialet ved å kombinere flytende PV med lagring av trykkluftenergi. Denne sammenkoblingen representerer en banebrytende løsning som adresserer noen av de mest presserende utfordringene i industrien for fornybar energi, samtidig som den fremmer en grønnere og mer bærekraftig fremtid.