آزمایش پیروزمندانه‌ی بزرگ‌ترین نمونه‌ی اندوختن انرژی گرمایی بتن جهان
پژوهشکده‌ی برق ایالات متحده (EPRI) با همکاری شرکت‌های Southern و Storworks به‌تازگی آزمایش یک سامانه‌ی آزمایشی اندوزش و ذخیرهسازی انرژی گرمایی در بتن (CTES) را در نیروگاه برق آلاباما (گاستن) به پایان رسانده است، که بزرگ‌ترین آزمایش در گونه‌ی خود در جهان به شمار می‌رود. منبع اندوزش انرژی گرمایی (Thermal energy storage) به کمک فناوری‌‌‌هایی گوناگون به دست می‌آید. بسته به هر گونه‌ی تکنولوژی، می‌توان انرژی گرمایی افزون را برای ساعت‌‌‌ها، روزها یا ماه‌‌‌های آینده در سیلوهای شنی، در مقیاس‌‌‌های گوناگون، همچون فرآیند مجزا، در سازه‌‌‌ها، ساختمان‌‌‌های چند‌کاربره‌ی منطقهای یا شهری، اندوخت و به کار بُرد. این فناوری جدید توسط Storworks توسعه یافته است. از مثال‌‌‌های کاربردی ذخیره انرژی گرمایی می‌توان به تعادل تقاضا برای انرژی بین روز و شب، ذخیره گرمای تابستان برای گرمایش زمستان یا ذخیره سرمای زمستان جهت تهویه در تابستان اشاره کرد که به آن ذخیرهسازی فصلی حرارتی می‌‌‌گویند. از دیگر منابع انرژی حرارتی برای ذخیرهسازی، گرما یا سرمای تولیدشده توسط پمپ‌‌‌های حرارتی در ساعات کم‌باری (مصرف پایین برق) است که این عمل ذخیرهسازی را اصلاح پیک می‌‌‌نامند. همچنین از دیگر منابع می‌توان به گرمای تولیدشده از نیروگاه‌‌‌های ترکیبی گرما و نیرو (CHP)، گرمای تولیدشده از انرژی الکتریکی تجدیدپذیر که بیش از تقاضای شبکه است و گرمای اتلاف فرآیندهای صنعتی اشاره کرد. ذخیرهسازی گرما، چه فصلی و چه کوتاه‌‌‌مدت، ابزاری مهم برای متعادل‌‌‌سازی ارزان سهم بالای تولید برق تجدیدپذیر متغیر و ادغام بخش‌‌‌های برق و گرمایش در سیستم‌های انرژی است که تقریبا یا به طور کامل از انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر تغذیه می‌‌‌شوند. اما راه‌‌‌حل ذخیرهسازی شرکت استور-ورکز، با یک انرژی الکتریکی ۱۰ مگاوات ساعتی و با استفاده از گرمای بخار فوق بحرانی تولید شده توسط واحد ۵ نیروگاه گاستون شارژ می‌شود. همان‌طور که در طراحی این نوآوری پیش‌بینی شده، بخار پرفشار از نیروگاه از طریق لوله‌‌‌ها جریان می‌‌‌یابد و بتن را گرم می‌کند، که انرژی حرارتی را ذخیره می‌کند تا زمانی که با تبدیل آب تغذیه به بخار برای تولید برق در پاسخ به تقاضای شبکه، به نیروگاه برگردانده شود. این پروژه با دریافت جایزه از وزارت انرژی ایالات متحده بودجه مناسبی دریافت کرده است. این فناوری را می‌توان برای نیروگاه‌‌‌های حرارتی موجود یا جدید، از جمله نیروگاه‌‌‌های مبتنی بر سوخت‌‌‌های زغال‌‌‌سنگ، گاز طبیعی، هسته‌‌‌ای یا انرژی خورشیدی متمرکز استفاده کرد. این فناوری می‌تواند فراتر از توان الکتریکی، به کاربردهایی از جمله کربن‌‌‌زدایی گرمای صنعتی منجر شود. نوا اسپینوزا، معاون تامین انرژی و منابع کم‌کربن پژوهشکده برق ایالات متحده در این خصوص می‌‌‌گوید: پیشرفت‌‌‌ها در ذخیرهسازی طولانی‌مدت انرژی، کلید گشایش پتانسیل کامل منابع انرژی تجدیدپذیر متغیر در مسیر رسیدن به انتشار صفر خالص است. با کلیک بر روی تصویر، مطلبی دیگر مرتبط با موضوع، در دسترس شما خواهد بود.با کلیک بر روی تصویر، مطلبی دیگر مرتبط با موضوع، در دسترس شما خواهد بود. از آنجا که صنعت برق در حال عبور از یک انتقال بسیار پیچیده است، فناوری CTES می‌تواند نقش مهمی در ارائه کارآمد برق قابل اعتماد و مقرون به صرفه ایفا کند که جامعه وابسته به آن است. سیستم آزمایشی ذخیرهسازی انرژی حرارتی در بتن که به طور موقت در واحد گاستون ادغام شده است، پتانسیل این فناوری را برای ذخیره انرژی حرارتی برای تبدیل به الکتریسیته در صورت ترکیب با نیروگاه‌‌‌های حرارتی ثابت افزایش داده است. با این حال، پروژه از اهداف اولیه خود فراتر رفت، زیرا تولید بخار در چند سطح فشار حاصل شد. بیش از ۸۰ چرخه شارژ و دشارژ انرژی نیز در بیش از ۷۰۰ ساعت کل عملیات با موفقیت انجام شد. دکتر مارک اس. بری، معاون ارشد تحقیقات، محیط‌زیست شرکت ساوترن، گفت: شرکت ما عمیقا متعهد به پیشبرد انتقال به آینده انتشار صفر خالص است، در حالی که از تحویل انرژی پاک، ایمن، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و پایدار اطمینان حاصل می‌کند. شرکت ساوترن به عنوان شرکتی پیشرو در تحقیق و توسعه، پتانسیل فناوری CTES برای کمک به کربن‌‌‌زدایی تولید برق را بررسی می‌کند. وی در ادامه خاطرنشان کرد: ما هیجان‌زده هستیم که در این نمایش تحقیقاتی پیشگامانه با همکاری پژوهشکده برق ایالات متحده، Storworks و شرکت تابعه ما آلاباما پاور، پیشگام باشیم. اسکات فریزر، یکی از بنیان‌گذاران Storworks، گفت: ما از دیدگاه و حمایت شرکای خود که این نمایش آزمایشی را ممکن ساختند، قدردانی می‌‌‌کنیم. ذخیرهسازی انرژی کم‌‌‌هزینه طولانی‌مدت در تغییر به سمت انرژی‌‌‌های تجدیدپذیر متناوب ارزان به طور فزاینده‌‌‌ای حیاتی است و پروژه گاستون نقطه عطف مهمی در پیشبرد تجاری‌‌‌سازی فناوری ماست. با هزینه اندک، سیستم مدولار Storworks را می‌توان برای طیف وسیعی از کاربردها، هم برای نیروگاه‌‌‌ها و هم راه‌‌‌حل‌‌‌های کربن‌‌‌زدایی صنعتی طراحی کرد. سیستم ذخیرهسازی انرژی حرارتی بتن آزمایشی می‌تواند به اپراتورهای شبکه انعطاف‌‌‌پذیری بیشتری بدهد و به آنها اجازه می‌دهد انرژی را در مواقعی که نیازی به آن نیست ذخیره کنند و سپس در زمانی که بیشترین نیاز را دارند، آن را ارائه کنند. همچنین پژوهشکده برق ایالات متحده اعلام کرد که به ارزیابی امکان‌‌‌سنجی فناوری CTES و سایر گزینه‌‌‌های ذخیره انرژی طولانی‌مدت به عنوان بخشی از انتقال انرژی پاک ادامه خواهد داد. آب دارای یکی از بالاترین ظرفیت‌‌‌های حرارتی است، در حالی که ظرفیت حرارتی بتن حدود یک‌سوم آن است. از سوی دیگر بتن را می‌توان به درجه حرارت بسیار بالاتر رساند - به عنوان مثال گرمایش الکتریکی آن ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد است - بنابراین دارای ظرفیت حجمی بسیار بالاتری است. در حقیقت یک مکعب بتن عایق با بعد ۲.۸ متر، می‌تواند برای ذخیرهسازی و تامین ۵۰درصد انرژی موردنیاز برای روشنایی و گرمای یک خانه کافی باشد. این می‌تواند در اصل برای ذخیره گرمای ناشی از انرژی باد یا حرارت اضافی خورشید در پنل‌‌‌های خورشیدی به دلیل توانایی گرمای الکتریکی برای رسیدن به درجه حرارت بالا استفاده شود. کاربردهای این نوآوری به تدریج در سراسر دنیا افزایش می‌‌‌یابد و شرکت‌های فناوری درصدد توسعه آن برآمده‌اند. شرکت زیمنس یک ذخیره‌‌‌گر دمایی ۳۶ مگاواتی را در نزدیکی شهر هامبورگ با استفاده از بازالت دمای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و خروجی ۱.۵ مگاوات می‌‌‌سازد. سیستم مشابهی برای منطقه سورئو واقع در کشور دانمارک برنامه‌ریزی شده است که ۴۱ تا ۵۸درصد از ۱۸ مگاوات ساعت گرمای ذخیره‌شده را برای گرمایش منطقهای شهر و ۳۰ تا ۴۱درصد را نیز به صورت الکتریسیته به شبکه برق این منطقه باز‌می‌‌‌گرداند.
|
