Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) araştırmacılar, kömürü aşamalı olarak ortadan kaldırma ve enerji geçişindeki mevcut zorlukların üstesinden gelmek için, kömürle çalışan elektrik santrallerinin ısı depolamalı elektrik santrallerine dönüştürülebileceği bir konsept geliştirdi. Termik depolama santralleri, fosil hammaddeleri yakmak yerine, enerjilerini güneş veya rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir kaynaklardan elde eder.
Termik santraller, dünyanın en büyük karbondioksit yayıcıları arasında yer alan kömüre dayalı termik santrallerin aksine, iklime zararlı herhangi bir sera gazı üretmez. Aynı zamanda dönüşüm, mevcut santral altyapısının büyük bir bölümünü kullanmaya devam etmeyi mümkün kılıyor. 13 Mart 2019’da Düsseldorf’ta düzenlenen uluslararası enerji depolama ticaret fuarı Energie Storage Europe’da DLR, termik santraller için konseptini bir görüş belgesiyle sundu.
Temel bileşen: erimiş tuz içeren ısı akümülatörü
DLR bilim adamları tarafından tasarlanan depolama santralleri, bir ısı depolama ortamı olarak erimiş tuzu ısıtmak için yenilenebilir kaynaklardan gelen elektriği kullanır. Bu ısı, elektrik santralinin türbinlerini çalıştıran buharı üretmek için kullanılır. Jeneratörler daha sonra türbinlerden gelen mekanik gücü elektriğe dönüştürür. Erimiş tuz, ucuz olması, dünya çapında bulunması ve 170 ila 560 santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda sıvı halde kullanılabilmesi nedeniyle birçok açıdan bir depolama ortamı olarak idealdir.
Dalgalanan yenilenebilir enerjiler kontrol edilebilir elektrik haline geliyor
Enerji temini için yenilenebilir kaynakları kullanırken karşılaşılan temel zorluk, hava durumuyla ilgili ve günlük dalgalanmalardır: Farklı rüzgar hızları, üretilen elektriğin dalgalanmasına neden olur ve gökyüzü bulutlu olduğunda, güneş sistemleri daha az elektrik üretir. Geceleri bile, güneş enerjisinden elde edilen verim sıfıra yakındır. Bu dalgalanmalar düzenli olarak elektrik şebekesi için zorluklar yaratır. DLR Enstitüsü müdürü, “Termik depolama santrallerinin yardımıyla, bu dalgalanmaları şebekeden kaldırabiliyor ve gerektiği gibi elektrik sağlayabiliyoruz. Böylece yenilenebilir enerji kaynaklarından değişken güç üretimini ‘rafine ediyoruz'” diyor. Teknik Termodinamik, Prof André Thess, teknolojinin önemli bir avantajı. Bu şekilde, termik depolama santralleri, gündüz elektrik fazlalıklarını veya geceleri arz boşluklarını artırmadan Almanya’daki fotovoltaik sistemlerin üretiminin daha da genişletilmesine de katkıda bulunabilir.
Güvenilir performans ve kontrol edilebilirlik korunur
Örneğin güneşin uzun süre yoğun bir şekilde parlaması veya rüzgarın kuvvetli esmesi nedeniyle fazla elektrik mevcutsa, sıvı tuz 400 santigrat derecenin üzerine ısıtılır ve bir gece saklanır. Rejeneratif kaynaklardan elektriğin az olduğu zamanlarda bu tuz kullanılarak sürekli elektrik üretimi sağlanır.
DLR araştırmacılarının ayrıca sözde karanlık sıkıntı için hazır bir çözümü var: Birkaç gün süren ve depolanan sıcak tuzla karşılanamayacak kadar az rüzgar ve güneş enerjisi fazı varsa, garantili bir çıktı herhangi bir zamanda garanti edilebilir. biyogaz veya fosil yakıtların yakılmasını sağlar.
Altyapı: kapatmak yerine kullanmaya devam edin
Mevcut kömürlü termik santrallerin büyük depolamalı termik santrallere dönüştürülmesi çeşitli avantajlar sunuyor: “Santrallerin ‘ilk ömrü’nden kalma altyapının büyük bir bölümü devralınabilir. Kömür depolama ve yakma bölümü, şebeke bağlantıları ve türbinler Bu, dönüşüm sırasında çok büyük maliyet tasarrufu sağlıyor, kanıtlanmış işletim yöntemleri ve işler korunuyor,” diye özetliyor DLR Güneş Araştırmaları Enstitüsü Direktörü Prof. Bernhard Hoffschmidt. Ek olarak, mümkün olduğu kadar halihazırda birkaç kez ve büyük ölçekte inşa edilmiş olan ve ticari olarak temin edilebilen bileşenler kullanılmalıdır.
Kömür yakıtlı elektrik santralinden (ilk hayat) tamamen emisyonsuz ısı depolama santraline (üçüncü hayat) giden yolda, DLR uzmanları bir geçiş olarak kömür yerine doğal gaz kullanımını (ikinci hayat) pekala hayal edebilirler. ve diğer bir ara adım olarak, buhar üretmek için hem ısı depolamanın hem de gaz yakmanın kullanıldığı bir hibrit enerji santralidir.
enerji geçişinin temel unsuru
André Thess ve Bernhard Hoffschmidt, “Termal depolama santralleri, yenilenebilir kaynaklara dayanan ve karbondioksit emisyonlarını mümkün olduğunca sınırlamayı amaçlayan yarının enerji sisteminde önemli bir unsurdur.” Bir pilot tesisin inşaatı için planlar şu anda devam etmektedir. Bu tesisin inşasının ve işletilmesinin amacı, enerji santrali konseptini ve her şeyden önce erimiş tuz ısı depolama tankını kapsamlı bir pratik teste tabi tutmaktır.
Yüksek sıcaklıkta depolama için DLR yetkinliği
Yüksek sıcaklıklar için depolama sistemlerinin geliştirilmesi, test edilmesi ve kalifikasyonu, DLR enerji araştırmasının temel yetkinliklerinden biridir. Bu bilgi birikimi, örneğin endüstriyel proses ısısı, birleşik ısı ve elektrik üretimi veya termik güneş enerjisi santralleri alanında da kullanılır. Eylül 2017’den bu yana, DLR’deki enerji uzmanları, Köln’deki DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’ndeki TESIS (Test Facility for Thermal Energy Storage in Erimiş Tuz) test tesisini kullanarak erimiş tuzda termal enerji depolamayı test ediyor. DLR bilim adamları, 12-14 Mart 2019 tarihlerinde Düsseldorf’ta düzenlenecek uluslararası Energy Storage Europe ticaret fuarında (Salon 8b, Stand B16) enerji depolamayla ilgili mevcut araştırma projeleri hakkında fikir verecekler.
Termik santraller, dünyanın en büyük karbondioksit yayıcıları arasında yer alan kömüre dayalı termik santrallerin aksine, iklime zararlı herhangi bir sera gazı üretmez. Aynı zamanda dönüşüm, mevcut santral altyapısının büyük bir bölümünü kullanmaya devam etmeyi mümkün kılıyor. 13 Mart 2019’da Düsseldorf’ta düzenlenen uluslararası enerji depolama ticaret fuarı Energie Storage Europe’da DLR, termik santraller için konseptini bir görüş belgesiyle sundu.
Temel bileşen: erimiş tuz içeren ısı akümülatörü
DLR bilim adamları tarafından tasarlanan depolama santralleri, bir ısı depolama ortamı olarak erimiş tuzu ısıtmak için yenilenebilir kaynaklardan gelen elektriği kullanır. Bu ısı, elektrik santralinin türbinlerini çalıştıran buharı üretmek için kullanılır. Jeneratörler daha sonra türbinlerden gelen mekanik gücü elektriğe dönüştürür. Erimiş tuz, ucuz olması, dünya çapında bulunması ve 170 ila 560 santigrat derece arasındaki sıcaklıklarda sıvı halde kullanılabilmesi nedeniyle birçok açıdan bir depolama ortamı olarak idealdir.
Dalgalanan yenilenebilir enerjiler kontrol edilebilir elektrik haline geliyor
Enerji temini için yenilenebilir kaynakları kullanırken karşılaşılan temel zorluk, hava durumuyla ilgili ve günlük dalgalanmalardır: Farklı rüzgar hızları, üretilen elektriğin dalgalanmasına neden olur ve gökyüzü bulutlu olduğunda, güneş sistemleri daha az elektrik üretir. Geceleri bile, güneş enerjisinden elde edilen verim sıfıra yakındır. Bu dalgalanmalar düzenli olarak elektrik şebekesi için zorluklar yaratır. DLR Enstitüsü müdürü, “Termik depolama santrallerinin yardımıyla, bu dalgalanmaları şebekeden kaldırabiliyor ve gerektiği gibi elektrik sağlayabiliyoruz. Böylece yenilenebilir enerji kaynaklarından değişken güç üretimini ‘rafine ediyoruz'” diyor. Teknik Termodinamik, Prof André Thess, teknolojinin önemli bir avantajı. Bu şekilde, termik depolama santralleri, gündüz elektrik fazlalıklarını veya geceleri arz boşluklarını artırmadan Almanya’daki fotovoltaik sistemlerin üretiminin daha da genişletilmesine de katkıda bulunabilir.
Güvenilir performans ve kontrol edilebilirlik korunur
Örneğin güneşin uzun süre yoğun bir şekilde parlaması veya rüzgarın kuvvetli esmesi nedeniyle fazla elektrik mevcutsa, sıvı tuz 400 santigrat derecenin üzerine ısıtılır ve bir gece saklanır. Rejeneratif kaynaklardan elektriğin az olduğu zamanlarda bu tuz kullanılarak sürekli elektrik üretimi sağlanır.
DLR araştırmacılarının ayrıca sözde karanlık sıkıntı için hazır bir çözümü var: Birkaç gün süren ve depolanan sıcak tuzla karşılanamayacak kadar az rüzgar ve güneş enerjisi fazı varsa, garantili bir çıktı herhangi bir zamanda garanti edilebilir. biyogaz veya fosil yakıtların yakılmasını sağlar.
Altyapı: kapatmak yerine kullanmaya devam edin
Mevcut kömürlü termik santrallerin büyük depolamalı termik santrallere dönüştürülmesi çeşitli avantajlar sunuyor: “Santrallerin ‘ilk ömrü’nden kalma altyapının büyük bir bölümü devralınabilir. Kömür depolama ve yakma bölümü, şebeke bağlantıları ve türbinler Bu, dönüşüm sırasında çok büyük maliyet tasarrufu sağlıyor, kanıtlanmış işletim yöntemleri ve işler korunuyor,” diye özetliyor DLR Güneş Araştırmaları Enstitüsü Direktörü Prof. Bernhard Hoffschmidt. Ek olarak, mümkün olduğu kadar halihazırda birkaç kez ve büyük ölçekte inşa edilmiş olan ve ticari olarak temin edilebilen bileşenler kullanılmalıdır.
Kömür yakıtlı elektrik santralinden (ilk hayat) tamamen emisyonsuz ısı depolama santraline (üçüncü hayat) giden yolda, DLR uzmanları bir geçiş olarak kömür yerine doğal gaz kullanımını (ikinci hayat) pekala hayal edebilirler. ve diğer bir ara adım olarak, buhar üretmek için hem ısı depolamanın hem de gaz yakmanın kullanıldığı bir hibrit enerji santralidir.
enerji geçişinin temel unsuru
André Thess ve Bernhard Hoffschmidt, “Termal depolama santralleri, yenilenebilir kaynaklara dayanan ve karbondioksit emisyonlarını mümkün olduğunca sınırlamayı amaçlayan yarının enerji sisteminde önemli bir unsurdur.” Bir pilot tesisin inşaatı için planlar şu anda devam etmektedir. Bu tesisin inşasının ve işletilmesinin amacı, enerji santrali konseptini ve her şeyden önce erimiş tuz ısı depolama tankını kapsamlı bir pratik teste tabi tutmaktır.
Yüksek sıcaklıkta depolama için DLR yetkinliği
Yüksek sıcaklıklar için depolama sistemlerinin geliştirilmesi, test edilmesi ve kalifikasyonu, DLR enerji araştırmasının temel yetkinliklerinden biridir. Bu bilgi birikimi, örneğin endüstriyel proses ısısı, birleşik ısı ve elektrik üretimi veya termik güneş enerjisi santralleri alanında da kullanılır. Eylül 2017’den bu yana, DLR’deki enerji uzmanları, Köln’deki DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’ndeki TESIS (Test Facility for Thermal Energy Storage in Erimiş Tuz) test tesisini kullanarak erimiş tuzda termal enerji depolamayı test ediyor. DLR bilim adamları, 12-14 Mart 2019 tarihlerinde Düsseldorf’ta düzenlenecek uluslararası Energy Storage Europe ticaret fuarında (Salon 8b, Stand B16) enerji depolamayla ilgili mevcut araştırma projeleri hakkında fikir verecekler.