Kết hợp quang điện nổi với bộ lưu trữ năng lượng khí nén

Các nhà nghiên cứu từ Ai Cập và Anh đã phát triển một thiết bị nổi mớihệ thống quang điệnkhái niệm sử dụng khí nén để lưu trữ năng lượng. Hệ thống này có hiệu suất khứ hồi là 34,1% và hiệu suất năng lượng là 41%.

Các nhà khoa học từ Đại học Port Said ở Ai Cập và Đại học Strathclyde ở Vương quốc Anh đã đề xuất kết hợp việc lưu trữ năng lượng khí nén (CAES) với quang điện nổi thông qua một chiến lược quản lý năng lượng mới.

“Để khắc phục các vấn đề về tính không liên tục và sẵn có của năng lượng mặt trời, hệ thống quang điện nổi được đề xuất được trang bị hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén lai thân thiện với môi trường được điều khiển bởi chiến lược quản lý năng lượng mới để quản lý hiệu quả dòng điện giữa các bộ phận của hệ thống mà không vượt quá mức cho phép. giới hạn hoạt động để vận hành an toàn,” tác giả chính của nghiên cứu, Erkan Oterkus, nói với tạp chí pv. “Chiến lược kiểm soát này được thiết kế để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về tải và tận dụng ngay cả việc sản xuất điện mặt trời cấp thấp, giúp giảm lãng phí điện năng và cải thiện hiệu suất hệ thống.”

Trong khái niệm đề xuất, chiến lược quản lý năng lượng tuân theo cách tiếp cận dựa trên quy tắc xác định, xác định các quy tắc với sự hỗ trợ của bản đồ tiết kiệm nhiên liệu hoặc phát thải của hệ thống được đề cập. Nhóm nhấn mạnh: “Cách tiếp cận này sử dụng kiến ​​thức chuyên môn, trực giác, phương pháp phỏng đoán và mô hình toán học của con người để tạo ra một bộ quy tắc xác định trước nhằm kiểm soát hoạt động của các thành phần hệ thống”. “Các quy tắc này có thể diễn giải được và có thể được điều chỉnh để có hiệu suất tốt hơn trong các tình huống hoạt động khác nhau với khối lượng tính toán thấp.”

Nguyên mẫu 5 kW sử dụng các tấm PV nổi một phần tiếp xúc trực tiếp liên tục với nước xung quanh, giúp làm mát hiệu quả và miễn phí, đồng thời cải thiện hiệu suất của các tấm PV do cân bằng nhiệt với nước xung quanh. Nền tảng nổi được sử dụng để hỗ trợhệ thống quang điệncó khả năng tự động theo dõi ánh sáng mặt trời để sản xuất nhiều năng lượng mặt trời hơn và thay đổi tỷ lệ ngập nước bằng cách điều chỉnh độ nghiêng của bệ và góc nghiêng của các tấm PV để kiểm soát khả năng làm mát hoặc làm sạch chúng khỏi bụi tích tụ hoặc nhấn chìm hoàn toàn các tấm PV để tránh mọi hư hỏng trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Hệ thống lưu trữ được mô tả là hệ thống CAES đoạn nhiệt được tích hợp với bộ lưu trữ năng lượng nhiệt (TES). Nó bao gồm bốn thùng thép không khí không bù được đặt ở các góc của bệ nổi. Các nhà nghiên cứu giải thích: “Trước khi lưu trữ không khí, khí nén nóng được làm mát trong bộ trao đổi nhiệt”. “Bất cứ khi nào điện PV được tạo ra thấp hơn hoặc cao hơn công suất cần thiết của máy nén khí, chúng tôi đề xuất lưu trữ lượng điện này dưới dạng nhiệt trong TES.”

Bình chứa nước nóng cũng được tích hợp bộ trao đổi nhiệt để tăng nhiệt độ của khí nén trước khi giãn nở. Khí nén được giải phóng và làm nóng qua bể nước nóng trước khi giãn nở trong thiết bị giãn nở để tái tạo điện bằng máy phát điện.

Thông qua một loạt mô phỏng, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng hệ thống này có hiệu suất khứ hồi là 34,1% và hiệu suất năng lượng là 41%, trong đó hiệu suất hệ thống mạnh nhất được quan sát thấy từ tháng 12 đến tháng 1. Các học giả nhấn mạnh: “So với các hệ thống CAES thông thường, hệ thống CAES lai được đề xuất có mức tiết kiệm nhiên liệu hàng năm là 126,4 khí tự nhiên”. “Việc tiết kiệm nhiên liệu này cũng sẽ mang lại lợi ích kinh tế bằng cách giảm chi phí vận hành hệ thống xuống 27.690 USD/năm chi phí nhiên liệu.”

Họ cũng phát hiện ra rằng hiệu quả sử dụng năng lượng và dị ứng của hệ thống có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi hiệu suất của từng bộ phận riêng lẻ mà họ cho rằng có thể giảm trong các điều kiện vận hành không tải và không tải thiết kế.

Hệ thống này được mô tả trong “Chiến lược điều khiển và hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén lai cho nhà máy quang điện nổi một phần” được xuất bản trên tạp chí Energy.

Tại Egret Solar, chúng tôi rất vui mừng về tiềm năng kết hợp hệ thống quang điện nổi (PV) với bộ lưu trữ năng lượng khí nén (CAES). Cách tiếp cận đổi mới này hứa hẹn sẽ giải quyết được một số thách thức chính mà ngành năng lượng tái tạo hiện nay phải đối mặt, chẳng hạn như lưu trữ năng lượng, ổn định lưới điện và sử dụng không gian hiệu quả. Egret Solar rất vui mừng về tiềm năng lâu dài của việc kết hợp quang điện nổi với kho lưu trữ năng lượng khí nén. Sự kết hợp này thể hiện một giải pháp tiên tiến nhằm giải quyết một số thách thức cấp bách nhất trong ngành năng lượng tái tạo đồng thời thúc đẩy một tương lai xanh hơn, bền vững hơn.