close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Издательство "Холодильная техника"

код для вставкиСкачать
Криогеника
УДК 661.531 (56)
Перспективы создания и дальнейшего
развития CES-технологий*
Д-р техн. наук Г.К. ЛАВРЕНЧЕНКО,
[email protected];
канд. техн. наук А.В.КОПЫТИН,
ООО «Институт низкотемпературных
энерготехнологий», г. Одесса, Украина
Спрос на электроэнергию является неравномерным. В
связи с этим разрабатываются и применяются технологии, позволяющие создавать различные системы аккумулирования энергии. Цель таких систем – улучшение распределения и потребления электрической энергии в различные
периоды времени. Рассматриваются основные технологии
хранения энергии с использованием воды (PSHE), компримированного воздуха (CAES) и криогенной жидкости (CES).
Показано, что системы хранения энергии в виде жидкого
воздуха (LAES) находят широкое применение и имеют относительно высокий коэффициент преобразования энергии,
равный 60–70%. С помощью CES-технологий можно создавать виртуальную криогенную трубу для резервирования
энергии и ее потребления в короткий промежуток времени.
Ключевые слова: аккумулирование энергии криогенной
жидкостью (CES), гидроаккумулирующие ГЭС (PSHE),
аккумулирование энергии компримированным воздухом
(CAES), аккумулирование энергии в виде жидкого воздуха
(LAES), вода, сжатый воздух, жидкий воздух, генератор,
хранилище, теплота, холод, электрическая энергия.
DEVELOPMENTS AND FURTHER IMPROVEMENT OF
CES-NECHNOLOGIES
Doctor of Technical Sciences G.K.LAVRENCHENKO,
[email protected];
Candidate of Technical Sciences A.V.KOPUITIN,
LLC “Institute of Low Temperature Energy Technology”,
Odessa, Ukraine
The demand for electricity is uneven. In this connection the
technologies are developed and used that allow to create different
energy accumulation systems. The purpose of these systems is
improving the distribution and consumption of electrical energy in
different time periods. The basic technologies of storing energy in
the form of water (PSHE), compressed air (CAES) and cryogenic
liquid (CES) are considered. It has been shown that the energy
storage systems in the form of liquid air LAES are widely used
and have a relatively high energy conversion efficiency reaching
60–70 %. Using CES-technology a virtual cryogenic tube for
backing-up the energy and its consumption in a short period of
time can be created.
Keywords: energy accumulation by cryogenic liquid (CES),
hydroelectric pumped storage power plant (PSHE), energy
accumulation by compressed air (CAES), energy accumulation
in the form of liquid air (LAES), water, compressed air, liquid
air, generator, storage, heat, cold, electrical energy.
44
В настоящее время стремительно развивается
технология аккумулирования энергии в виде криогенной жидкости CES (Cryogenic Energy Storage),
в качестве которой применяются жидкие азот или
воздух. В связи с этим такую технологию иногда называют LAES (Liquid Air Energy Storage).
Воздух в жидком состоянии можно получить путем
его охлаждения примерно до 77 К (–196 оС) с использованием стандартного промышленного оборудования. При реализации обратного процесса с
подводом теплоты к 1 м3 жидкого воздуха образуется
около 700 м3 газообразного воздуха. Расширение
жидкого воздуха при регазификации может быть
полезно использовано в турбине для производства
работы. Так как температура кипения жидкого воздуха существенно ниже температуры окружающей
среды, обеспечить теплом регазификацию жидкого
воздуха можно относительно просто. Кроме того, для
повышения эффективности производства работы
при регазификации жидкого воздуха целесообразно
использовать вторичное низкопотенциальное тепло,
образующееся в других технологических процессах.
Аккумулирование энергии при помощи CESустановок позволяет решать ряд задач, связанных
с переменным во времени потреблением энергии
в периоды, когда спрос на нее выше возможностей
энергетики. Такая зависимость имеет не только
сезонный характер, обусловленный повышением
спроса на электрическую и тепловую энергию в
зимние месяцы, но кроме этого и ощутимыми пиковыми суточными колебаниями потребляемой
электроэнергии.
Создание аккумулирующих энергетических станций даст возможность улучшить распределение
и потребление электрической энергии как в масштабе страны, города, так и в структуре крупных
промышленных предприятий. Это также позволит
таким структурам быть самодостаточными в выборе энергетического источника и управления его
потенциалом.
Принцип аккумулирования энергии заключается в
переводе одной формы энергии (первичной) в другую (вторичную) с последующим преобразованием
последней (возобновлением) в электроэнергию в
необходимый период времени. К энергии будем
относить как собственно электроэнергию, так и
теплоту или холод, которые при определенных
* По публикациям в научно-техническом и производственном
журнале «Технические газы».
№ 11/2014
обстоятельствах могут быть ценнее производимой
электроэнергии.
При реализации криогенных процессов большое
количество холода теряется из-за теплопритоков
через изоляцию, а также из-за осуществления неэффективных процессов теплообмена. Значительными
оказываются потери теплоты, вызванные несовершенством генерации электроэнергии. В связи с этим
процессы перевода одного вида энергии в другую
взаимосвязаны и характеризуются определенной
эффективностью. Причем, чем выше коэффициент
преобразования энергии, тем более эффективно
работает система.
Хранение энергии в CES-системах позволит не
только решить проблему «использования электроэнергии не в то время», но и повысить производительность системы электрообеспечения объектов
в целом.
Одними из важных показателей, характеризующих
работу системы хранения энергии CES, являются
количество производимой электроэнергии и период
времени, в течение которого она может ею вырабатываться. Используется показатель «Установленная
мощность/произведенная энергия», который записывается, например, в виде «40 кВт/400 кВт·ч».
Это означает, что система хранения энергии CES
способна обеспечить потребителя мощностью
40 кВт в течение 10 ч. При этом потребитель получает
электроэнергию в количестве 400 кВт·ч.
Следует отметить, что спрос на электроэнергию постоянно изменяется и невозможно создать одну универсальную глобальную систему хранения энергии,
так как она должна поставлять энергию от нескольких
кВт·ч до нескольких ТВт·ч в зависимости от объекта
потребления. Поэтому одновременно должны разрабатываться и применяться различные технологии
и системы хранения энергии [1, 2], удовлетворяющие
постоянно возрастающему спросу на нее.
Рассмотрим и проанализируем различные технологии хранения энергии и сравним их эффективность.
ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
Хранение энергии и ее производство при помощи
гидроаккумулирующих ГЭС
Хранение энергии при помощи гидроаккумулирующих ГЭС (PSHE – Pumped-storage hydroelectric) на
сегодняшний день наиболее известно. Технология
PSHE предусматривает хранение некоторого объема
воды в верхнем резервуаре, в который она перекачивается из другого резервуара, расположенного на
более низком уровне (рис. 1).
В периоды высокого спроса на электроэнергию
мощность генерируется путем высвобождения энергии хранимой воды через турбины таким же образом,
как осуществляется работа обычной ГЭС.
В периоды низкого спроса на электроэнергию, когда ГЭС ее вырабатывает в избытке, или если доступна
дешевая электроэнергия, обусловленная низкими
тарифами, верхний резервуар наполняют водой.
Естественно, при реализации таких процессов
потери энергии неизбежны. Но этот способ гидкроаккумулирования энергии имеет относительно
высокий коэффициент преобразования энергии,
превышающий 80%. Кроме того, данная технология
хорошо проверена, надежна и доступна, а также обладает самым высоким потенциалом хранения энергии.
В мире по состоянию на 2009 г. гидроаккумулирующими ГЭС вырабатывалось более 100 ГВт
электрической мощности, однако по отношению к
потребляемой электроэнергии эта величина составляет не более 2%, что свидетельствует о малом объеме
рекуперированной энергии.
К преимуществам PSHE-систем хранения энергии
можно отнести не только их относительно высокий
коэффициент преобразования энергии, но и такой
важный показатель, как возможность крупномасштабного ее хранения. Недостаток – необходимость
поиска горных районов для создания соответствующего перепада высот и размещения водохранилища
a
б
Рис. 1. Гидроаккумулирующая ГЭС: а – внешний вид; б – принципиальная схема
№ 11/2014
45
Криогеника
большой вместимости, что обусловливает высокие
проектные и капитальные затраты на создание гидроаккумулирующих ГЭС.
Хранение энергии в виде компримированного воздуха
(CAES – Compressed Air Energy Storage)
Аккумулирование энергии при компримировании
воздуха осуществляется в период наличия избыточной энергии для сжатия атмосферного воздуха до
определенного давления с последующим хранением
его, как правило, в подземных пещерах под давлением 70 бар. В период увеличения спроса на электроэнергию сжатый воздух отбирается из хранилищ и
подается в турбины, где расширяется, генерируя при
этом электроэнергию (рис. 2).
Подземные системы хранения CAES с емкостью
для хранения воздуха, эквивалентной производству до 10 ГВт·ч электрической энергии, являются
наиболее экономически эффективными. Создание
наземных хранилищ воздуха, во-первых, дороже,
во-вторых, ограничено вместимостью сосудов высокого давления. Самое большое наземное хранилище
воздуха имеет емкость, эквивалентную производству
около 60 МВт·ч электрической энергии.
Существуют два действующих хранилища первого поколения CAES: одно – в Huntorf (Германия)
мощностью 110 МВт, способное работать в течение
26 ч и поставить потребителю электроэнергию в количестве 2860 МВт·ч; другое – в McIntosh (Alabama,
США) мощностью 290 МВт (рис. 3), рассчитанное
на работу в течение 3 ч для производства 870 МВт·ч
энергии [3].
Основным недостатком системы CAES является
необходимость отвода и подвода значительного
количества тепла в процессах компримирования
и последующего расширения воздуха, которые во
времени не совпадают. Для этого в системе компримирования предусмотрено межступенчатое
охлаждение турбокомпрессоров, а в системе расширения – камера сгорания и рекуператор тепла
Рис. 3. Внешний вид CAES-системы, работающей
в McIntosh (Alabama, США)
отходящих дымовых газов, которые позволяют
повысить эффективность генерирования энергии
(см. рис. 2).
Однако потери тепла при сжатии воздуха можно
компенсировать, если напрямую их передавать воздуху высокого давления перед его расширением. Для
этого разрабатываются термические хранилища для
аккумулирования тепла, которое хранится отдельно
с последующим использованием его для нагрева
воздуха перед турбинами. Это позволяет снизить
расход природного газа для нагрева воздуха и соответственно эмиссию СО2 в окружающую среду на
40–60%. Эффективность преобразования энергии
при помощи CAES-систем составляет 42%, а при
наличии дополнительного термического хранилища – 55%.
Международный консорциум во главе с немецкой энергетической компанией RWE в настоящее
время работает над созданием адиабатной системы
хранения энергии, которая позволит полностью
отказаться от использования природного газа для
нагрева воздуха. Проект такой CAES-системы получил название ADELE (der Adiabate Druckluftspeicher
für die ELEktrizitätsversorgung). В 2018 г. компания
планирует ввести в эксплуатацию экспериментальную CAES-систему типа ADELE, эффективность
преобразования энергии в которой ожидается на
уровне 70%.
К преимуществам CAESсистем можно отнести наличие накопленного опыта работы, общедоступность рабочего
тела, которым является воздух,
стандартность применяемых
материалов и турбомашин; к
недостаткам – необходимость
наличия крупных подземных
геологических формаций или
соляных шахт в непосредственной близости от потребителей
электроэнергии, что не всегда
возможно, а также низкий коэффициент преобразования энерРис. 2. Принципиальная схема аккумулирования энергии, хранения ее в виде
гии, равный 42% (более высокий
компримированного воздуха в подземных хранилищах и использования для
не подтвержден).
генерирования электроэнергии
46
№ 11/2014
Хранение энергии в виде криогенной жидкости
(CES – Cryogenic Energy Storage)
В качестве криогенной жидкости в CES-системах
используют жидкие воздух или азот, которые могут
храниться в больших объемах при атмосферном
давлении [4]. Такую технологию иногда называют
также LAES (Liquid Air Energy Storage). Уникальность этих систем хранения энергии состоит в том,
что для регазификации сжиженного воздуха можно
использовать низкопотенциальное тепло, образующееся при реализации совместных процессов в
системе, тем самым повышая эффективность преобразования энергии.
Технология CES базируется на применении известных стандартных материалов, машин и процессов,
реализуемых в энергетике, газовой промышленности
и криогенной технике, особенно при создании воздухоразделительных установок.
Рис. 4. Внешний вид CES-системы компании Highview
Power Storage
a
б
№ 11/2014
В качестве примера можно привести CES-систему
компании Highview Power Storage (рис. 4), находящуюся в Slough (Великобритания), с параметрами
300 кВт/2,5 МВт·ч, которая эксплуатируется с 2011г.
Эта первая промышленная система показала хорошие результаты при испытаниях. В течение 2,5 мин
она полностью выходила на рабочий режим по производству дополнительного количества электроэнергии
за счет регазификации и расширения жидкого воздуха. Испытание подтвердило потенциальные возможности системы по накоплению и быстрому возврату
энергии: она может выдавать внешнему потребителю
300 кВт электрической энергии в течение более чем
8 ч работы. Эффективность преобразования энергии
в такой системе составляет 60%.
Кроме существующей системы компанией Highview
Power Storage в Viridor (Великобритания) реализуется
новый демонстрационный проект CES-системы с параметрами 5 МВт/15 МВт·ч. Для обеспечения ее работы
необходимо производить 300 т/сут жидкого воздуха.
Кратко рассмотрим основные этапы, реализуемые
в CES-системах (рис. 5).
 Первый этап – заполнение криогенного хранилища
жидким воздухом. Для этого используется ожижитель
воздуха (рис. 6), который включается в работу тогда,
когда появляется избыток производимой электроэнергии, т.е. в непиковый период времени. Воздух
из окружающей среды предварительно очищают,
сжимают в компрессоре и охлаждают за счет частичного его расширения в турбодетандере, после чего
дросселируют в сепаратор, из которого образовавшийся жидкий воздух отводится в хранилище, а пары
возвращаются на всасывание компрессора. Хранить
энергию в виде жидкого воздуха в 4–6 раз выгоднее,
чем в виде компримированного воздуха при давлении
200 бар.
 Второй этап – хранение жидкого воздуха. С
этой целью используют
два типа криогенных хранилищ:
• горизонтальные или
вертикальные емкости с
вакуумной изоляцией;
• плоскодонные резервуары большой вместимости.
Преимущество емкостей с вакуумной изоляцией — возможность их
эксплуатации при любом
давлении, которое требуется для технологии. Однако экономическая целесообразность создания
Рис. 5. CES-система:
а – принципиальная схема; баз хранения криогенных
б – 3D-модель
жидкостей на основе ем-
47
Криогеника
ального тепла (~120 оС) на стадии компримирования
воздуха (первый этап), применяемая для подогрева
воздуха высокого давления перед энергетическими
турбинами (третий этап), позволяет увеличить количество вырабатываемой электроэнергии. Благодаря интеграции тепловых потоков в CES-системе
эффективность преобразования энергии в ней может
достигать 60–70 %.
Рис. 6. Схема ожижителя воздуха:
КМ – компрессоры; ДКА – детандер-компрессорные
агрегаты; ПРТ – пластинчато-ребристый
теплообменник
костей с вакуумной изоляцией ограничена объемом
не более 300 м3.
Для хранения жидких криопродуктов в количестве,
превышающем 500 м3, применяют плоскодонные резервуары с перлитной изоляцией, которые работают
при давлении, отличающемся от атмосферного всего
на 30–100 мбар. Потери криопродуктов от испарения
в таких хранилищах составляют 0,1–0,2 % в сутки,
но в крупных резервуарах могут быть меньше 0,1 %
(например, 0,07 %).
Криогенные хранилища большого объема широко
используются для хранения СПГ, азота и кислорода.
Резервуарный парк хранилищ имеет вместимость по
жидким продуктам от 2 до 100 тыс. т, что эквивалентно хранимой электрической энергии в количестве от
200 МВт·ч до 10 ГВт·ч.
 Третий этап – извлечение жидкого воздуха из
хранилищ. В периоды, когда наблюдается повышенный спрос на электроэнергию, жидкий воздух
(азот) извлекается из хранилищ при помощи насосов,
сжимающих его до высоких давлений, после чего
газифицируется за счет теплоты окружающей среды.
После этого воздух расширяется в турбодетандерах,
оснащенных электрогенераторами, производящими
электроэнергию, которая выдается потребителю.
 Четвертый этап – повышение эффективности
работы CES-системы. Для этого холод регазификации жидкого воздуха, получаемый на третьем этапе,
полезно используется для охлаждения и ожижения
воздуха на первом этапе в ожижителе воздуха. Это
снижает энергопотребление в процессе ожижения
воздуха. Кроме того, рекуперация низкопотенци-
48
LAES-система
Интерес к CES- и особенно LAES-технологиям
будет возрастать. Поэтому более подробно рассмотрим принцип работы LAES-системы, схема которой
изображена на рис. 7.
LAES-система состоит из четырех модулей, связанных между собой технологическими потоками.
В период, когда спрос на электроэнергию снижается
(например, в ночное время), в работу включается
модуль I, отвечающий за производство жидкого воздуха. Воздух сжимают в основном компрессоре 1 до
давления 5–8 бар, охлаждают в холодильнике 2 до
температуры 20 оС, очищают от СО2 и влаги в блоке
комплексной очистки и осушки 3. Далее воздух дополнительно сжимают в циркуляционном компрессоре 4 до давления 30–50 бар, охлаждают до 20 оС в
холодильнике 5 и делят поток воздуха на две части.
Одна часть воздуха направляется в пластинчато-ребристый теплообменник 8 для глубокого охлаждения
и последующего дросселирования до давления 5 бар,
после чего поступает в сепаратор 9. Жидкий воздух из
Рис. 7. Технологическая схема LAES-системы:
I – модуль заполнения хранилища жидким воздухом:
1 – основной компрессор; 2, 5 – холодильники; 3 – блок
комплексной очистки и осушки; 4 – циркуляционный
компрессор; 6 – блок детандер-компрессорных агрегатов;
7 – холодильная установка; 8 – пластинчато-ребристый
теплообменник; 9 – сепаратор;
II – модуль хранения жидкого воздуха: 10 – хранилище
холода; 11 – хранилище жидкого воздуха;
III – модуль извлечения жидкого воздуха из хранилищ
и производства работы: 12 – криогенный насос; 13 –
испаритель; 14, 16 – теплообменники; 15 – турбина
высокого давления; 17 – турбина низкого давления;
IV – модуль управления потоками
№ 11/2014
сепаратора 9 подается на хранение в изотермическое
хранилище 11 (модуль II), а несконденсированная
часть воздуха из сепаратора 9 возвращается на всасывание в циркуляционный компрессор 4, предварительно охлаждая прямой поток воздуха высокого
давления в теплообменнике 8. Другая часть потока
воздуха после холодильника подается в блок детандер-компрессорных агрегатов 6, где охлаждается и
расширяется в турбинах. Это позволяет обеспечить
более эффективное охлаждение воздуха и снизить
расход потребляемой электроэнергии.
Жидкий воздух хранится в изотермическом хранилище 11 при давлении 5 бар (модуль II) до момента
его потребления с целью выработки аккумулированной энергии.
В период, когда наблюдается повышенный спрос
на электроэнергию, в работу включается модуль
III, в котором реализуется цикл Ренкина. При
этом жидкий воздух из хранилища 11 сжимается
насосом 12 до давления 90–100 бар и подается в
испаритель 13. Теплота, необходимая для нагрева
холодного потока жидкого воздуха высокого давления, подводится из хранилища 10 по команде
модуля управления IV. Далее воздух расширяется
последовательно в турбинах высокого давления 15
(модуль III) до 10–15 бар и низкого давления 17,
предварительно подогреваясь в теплообменниках
14 и 16 до температуры 250 оС теплотой от внешнего
технологического источника (в случае его наличия)
или до 10 оС (в случае его отсутствия) с последующей выработкой электроэнергии.
Эффективность преобразования энергии в таких
системах благодаря интеграции тепловых потоков
может достигать 60–70 %. Холод регазификации жидкого воздуха из испарителя 13 отводится при помощи
сухого воздуха в хранилище холода 10 (модуль II),
где в качестве накопителя применяется слой гравия,
а затем используется для повышения эффективности ожижения воздуха в холодном блоке (модуль I)
установки. Это позволяет увеличить коэффициент
ожижения воздуха и соответственно уменьшить
энергозатраты на его производство.
Технология аккумулирования энергии с использованием CES- или LAES-систем обладает рядом
преимуществ. Во-первых, применяемые процессы и
машины достигли высокого совершенства в области
воздухоразделительных криогенных технологий,
которые непрерывно улучшаются в течение более
чем 100 лет. Во-вторых, используется общедоступное
рабочее тело – атмосферный воздух (иногда – азот).
В-третьих, не требуется наличия особых горных рельефов или больших подземных геологических формаций для размещения элементов создаваемой системы, так как она может сооружаться в любом удобном
для потребителя месте. В-четвертых, применяемые
материалы, аппараты и оборудование стандартизированы и не требуют специальных разработок. В-пятых,
№ 11/2014
жидкий воздух занимает минимальный объем при
хранении (отношение плотностей атмосферного
воздуха к жидкому воздуху составляет 700:1).
СРАВНЕНИЕ И ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ
СИСТЕМ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ
Вызывает интерес экономическая составляющая
сравнения различных систем хранения энергии,
представляющая собой оценку капитальных затрат
на установленные мощности и производство 1 кВт·ч
электрической энергии [5–7]. В таблице приводятся
ориентировочные данные по основным системам
хранения энергии.
Ориентировочные удельные затраты на создание
систем хранения энергии
Система хранения
энергии
PHES
CAES (подземная)
CAES (наземная)
CES (LAES)
Стоимость
Эффективдолл. США/ долл. США /
ность, %
кВт
кВт·ч
1500–4300
250–430
76–85
1000–1250
60–125
42–48
1950–2150
390–430
46–55
900–2000
260–530
60–70
Из таблицы видно, что при одинаковой стоимости
производимой электрической энергии в диапазоне
250–530 долл. США/кВт·ч капитальные затраты
на строительство CES-системы будут в 2 раза ниже
по сравнению с PHES-системой. Кроме этого,
по эффективности производства электроэнергии
CES-системы занимают второе место после PHESсистемы, что обусловливает широкое их применение.
Основным недостатком LAES-технологии, основанной на использовании жидкого воздуха, является
возможность его обогащения кислородом при длительном хранении. Однако в случае относительно коротких периодов накопления и потребления жидкий
воздух безопасен. Один из недостатков жидкого азота
по сравнению с жидким воздухом – непригодность
его для дыхания человека. Поэтому необходим постоянный мониторинг газовой среды в замкнутых
помещениях.
Преимущество криогенных систем аккумулирования энергии – отсутствие выбросов в атмосферу
таких вредных веществ, как СО2, NOx и SOx. Что
же касается системы «электростанция – LAES», то
эмиссия этих газов уменьшается благодаря тому,
что потребление электроэнергии осуществляется в
период сниженного на нее спроса. Наиболее перспективным направлением по созданию экологически чистых систем является использование энергии
ветра (ветрогенераторов) для привода LAES-систем.
Следует отметить, что для размещения LAESсистемы мощностью 10 МВт требуется площадь
около 4000 м2. Кроме того, LAES-система имеет в
составе оборудование (холодный блок) с высокими
габаритными размерами. В связи с этим в настоящее
49
Криогеника
время технически и экономически оправданным является применение LAES-систем мощностью 3 МВт
и менее. Однако меньшей мощности пока добиться
не удается, так как требуется разработка ожижителей
воздуха малой производительности, что, в свою очередь, приведет к бóльшим удельным энергозатратам
и более низкой эффективности их работы.
Наиболее перспективное направление — интеграция LAES-систем в состав энергетических комплексов или терминалов приема и использования
сжиженного природного газа (СПГ) [8]. В первом
случае полезно будет утилизироваться низкопотенциальная теплота дымовых газов, во втором – холод
регазификации СПГ.
На основе CES- или LAES-технологий уже сейчас
можно создавать так называемую криогенную виртуальную трубу, позволяющую расширить применение LAES-систем в качестве резервных генераторов
энергии. В данном случае в комплект поставки
системы будут входить только резервуар хранения,
теплообменник и генератор (без модуля ожижения
воздуха). Жидкий воздух или азот могут доставляться криогенными полуприцепами от производителей.
Такое резервирование энергии предназначено для
тех случаев, когда генератор планируется использовать очень редко, поэтому покупка криогенного
ожижителя для системы является экономически
нецелесообразной.
Помимо дизельных и газовых генераторов CESсистемы также могут использоваться многими
компаниями как автономные генераторы, обеспечивающие резервирование энергии и потребление
ее в короткие промежутки времени при отключении
электропитания или всплеске спроса на электроэнергию. Такое применение CES-генераторов
получило название STOR (Short Term Operating
Reserve). Преимущество таких систем – отсутствие
выбросов СО2 в окружающую среду при генерировании энергии.
* * *
Применение CES-технологий для создания аккумулирующих энергетических станций позволит
улучшить распределение и потребление электрической энергии в масштабе страны, города и даже
предприятия. На основе этой технологии создаются
LAES-системы, работающие на жидком воздухе,
которые могут применяться в качестве автономных
генераторов энергии. Эффективность преобразования энергии в таких системах составляет 60–70 %.
Основные преимущества LAES-систем состоят в
использовании общедоступного рабочего тела — атмосферного воздуха, не требуют особых рельефных
или подземных геологических формаций для размещения оборудования, применяют в своем составе
стандартизированные инженерные блоки и имеют
минимальный объем хранилища, необходимый для
аккумулирования энергии.
В настоящее время технически и экономически
оправданным является применение LAES-систем
мощностью 3–10 МВт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Baker J. N., Collinson A. Electrical energy storage at the turn of the
millennium // Power Engineering Journal. – 1999. – V. 13. – No. 3.
2. Brunet Y. Energy storage. – John Wiley & Sons, 2013.
3. Energy Storage: The Missing Link in the UK’s Energy
Commitments / Published April 2014 // www.imeche.org/energy.
4. Liquid Air in the Energy and Transport Systems / The Centre for
Low Carbon Futures – 2013 // www.liquidair.org.uk/report-summary.
5. Taylor P., Bolton R., Stone D. et al. Pathways for Energy Storage in
the UK / Report No. 007 // The Centre for Low Carbon Futures. – 2012.
6. Strbac G., Aunedi M., Pudjianto D. et al. Strategic assessment of
the role and value of energy storage systems in the UK low carbon
energy future / The Carbon Trust. – 2012 // http://www.carbontrust.
com/resources/reports/technology/energy-storage-systems-strategicassessment-role-and-value.
7. Kishimoto K., Hasegawa K., Asano T. Development of generator
of liquid air storage energy system // Mitsubishi Juko Giho. – 1998. –
V. 35.
8. Лавренченко Г.К., Копытин А.В. Улучшение показателей
системы регазификации СПГ и подачи природного газа в магистральный газопровод// Технические газы. 2012. № 6.
Новости
Самое большое хранилище сжиженного природного
газа в Европе
В Dunkerque (Франция) к 2015 г. должно быть построено хранилище сжиженного природного газа
(СПГ) для снабжения домов газом во Франции, в
Бельгии и Британии. Это самое большое из строящихся в Европе хранилищ и второй по размерам
промышленный объект во Франции. Стоимость
строительства – приблизительно 1,2 млрд евро.
Три танка объемом 190000 м3 для СПГ при –163 оС
50
смогут обеспечить 13 млрд м3 газа ежегодно. Газ из
Катара и Алжира в сжиженной форме (–160 оС)
имеет объем, в 600 раз меньший, чем в газообразной.
Для подогрева СПГ предполагается использовать
5–10 % горячей воды с температурой 10...25 оС, которая выбрасывается находящейся в 5 км атомной
электростанцией.
IIR Newsletter №59.
№ 11/2014
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа