재생 가능 에너지를 저장하기 위해 열을 사용하는 방법

재생 가능 에너지를 저장하기 위해 열을 사용하는 방법 간헐적 인 재생 가능 에너지 원으로부터 에너지를 어떻게 저장할 수 있습니까? 베니 (빈) / 플리커, CC BY

화석 연료가 기후 비상 사태 저탄소 에너지 원을 사용하려는 국제적인 추진을 추진하고 있습니다. 현재, 저탄소 에너지를 대규모로 생산하기위한 최상의 옵션은 풍력과 태양력입니다. 그러나 지난 몇 년간의 개선에도 불구하고 공연비용, 바람이 항상 불지 않고 태양이 항상 빛나지 않는 중요한 문제가 남아 있습니다. 이러한 변동하는 소스에 의존하는 전력망은 끊임없이 일치하기 위해 고군분투합니다 수요와 공급신 재생 에너지 때로는 낭비가 필요할 때 생산되지 않기 때문입니다.

이 문제에 대한 주요 해결책 중 하나는 대규모입니다 축전 기술. 이는 공급이 수요를 초과 할 때 전기를 축적 한 다음 반대 상황이 발생하면 방출함으로써 작동합니다. 그러나이 방법의 한 가지 문제는 엄청난 양의 전기.

배터리와 같은 기존 스토리지 기술은 이러한 유형의 프로세스로 인해 좋지 않습니다. 단위 에너지 당 높은 비용. 현재, 99의 % 이상 대규모 축전의 처리는 펌핑 하이드로 댐펌프 또는 터빈을 통해 두 저수지 사이에서 물을 이동시켜 전력을 저장하거나 생성합니다. 그러나 지리적 요구 사항으로 인해 펌핑 된 하이드로를 얼마나 많이 만들 수 있는지에 대한 제한이 있습니다.

유망한 저장 옵션 중 하나는 펌핑 된 열전기 저장입니다. 이 비교적 새로운 기술은 약 XNUMX 년현재 파일럿 플랜트에서 테스트되고 있습니다.

재생 가능 에너지를 저장하기 위해 열을 사용하는 방법 전기를 열로 변환하는 것은 중앙 회로에서 일어난 다음 냉온 탱크에 저장됩니다. 포 파레스 안 튠즈, 저자 제공

펌핑 된 열 축전은 대규모 열 펌프를 사용하여 전기를 열로 전환하여 작동합니다. 이 열은 절연 탱크 내부의 물이나 자갈과 같은 뜨거운 물질에 저장됩니다. 필요한 경우 열을 사용하여 열을 다시 전기로 전환합니다. 열기관. 이 에너지 변환은 열역학적 사이클냉장고, 자동차 엔진 또는 화력 발전소를 운영하는 데 사용되는 것과 동일한 물리적 원리.

알려진 기술

펌핑 된 열 축전에는 많은 장점이 있습니다. 변환 프로세스는 주로 기존 기술 및 구성 요소 (예 : 열교환 기, 압축기, 터빈및 전력 및 가공 산업에서 이미 널리 사용되는 발전기). 이를 통해 대규모의 펌프 식 축전을 설계하고 구축하는 데 소요되는 시간이 단축됩니다.

저장 탱크는 자갈, 용융 염 또는 물과 같은 풍부하고 저렴한 재료로 채워질 수있다. 과, 배터리와 달리이러한 물질은 환경에 위협이되지 않습니다. 대형 용융 염 탱크는 수년 동안 집중된 태양열 발전소에서 성공적으로 사용되어 왔으며 이는 신 재생 에너지 기술입니다. 빠른 성장 지난 XNUMX 년 동안 집중 형 태양 광 발전과 펌핑 된 축열 저장은 많은 유사점을 공유하지만, 집중 형 태양열 발전소는 햇빛을 열로 저장 한 다음 전기로 변환하여 에너지를 생산하는 반면, 펌핑 된 축열 저장 플랜트는 태양 광, 특히 바람이나 원자력 에너지.

재생 가능 에너지를 저장하기 위해 열을 사용하는 방법 집중된 태양 광 발전소. 국가 재생 에너지 연구소, CC BY-NC-ND

손쉬운 배포 및 컴팩트

펌핑 된 축열 저장 시설은 지역에 관계없이 어느 곳에 나 설치할 수 있습니다. 또한 그리드의 스토리지 요구를 충족시키기 위해 쉽게 확장 할 수 있습니다. 다른 형태의 벌크 에너지 저장 장치는 설치 장소에 따라 제한됩니다. 예를 들어, 펌핑 된 수력 저장에는 상당한 물 저장고를 지을 수있는 산과 계곡이 필요합니다. 압축 공기 에너지 저장 큰 지하 동굴에 의존합니다.

펌핑 된 열 전기 저장 장치에는 더 높은 에너지 밀도 펌핑 된 하이드로 댐보다 (주어진 양으로 더 많은 에너지를 저장할 수 있음). 예를 들어 열 번 펌핑 된 수력 발전소에서 1 미터 높이에 저장된 100kg의 물에 비해 1 ° C에 저장된 500kg의 물에서 더 많은 전기를 회수 할 수 있습니다. 이는 주어진 양의 에너지를 저장하는 데 필요한 공간이 적으므로 설비의 환경 발자국이 더 작다는 것을 의미합니다.

재생 가능 에너지를 저장하기 위해 열을 사용하는 방법 농축 태양 광 발전소에서 열 에너지 저장을위한 용융 염 탱크. 아벤 고아

긴 수명

펌핑 된 열 축전의 구성 요소는 일반적으로 수십 년 동안 지속됩니다. 반면 배터리는 시간이 지남에 따라 성능이 저하되며 몇 년마다 교체해야합니다. 대부분의 전기 자동차 배터리는 일반적으로 약 XNUMX-XNUMX 년.

그러나, 펌핑 된 열전 저장 장치를 대규모 재생 에너지 저장에 적합하게 만드는 많은 것들이 있지만 단점이있다. 아마도 가장 큰 단점은 효율성이 비교적 낮다는 것입니다. 즉, 충전 중 투입된 전력량과 비교하여 방전 중 회수되는 전력량을 의미합니다. 대부분의 펌핑 된 축열 저장 시스템은 50-70 % 효율에 비해 리튬 이온 배터리의 경우 80-90 % or 펌핑 된 수력 저장 용 70-85 %.

그러나 가장 중요한 것은 비용입니다. 비용이 낮을수록 사회는 저탄소 미래로 더 빨리 이동할 수 있습니다. 펌핑 된 열 축전은 경쟁력이있을 것으로 예상 다른 스토리지 기술과 함께 – 기술이 성숙하고 완전히 상용화 될 때까지는 확실하지 않습니다. 현재 상태 그대로, 몇몇의 조직 이미있다 일하는, 실제 프로토 타입. 펌핑 된 열전기 저장 장치를 테스트하고 더 빨리 배포할수록 저탄소 에너지 시스템으로 전환하는 데 더 빨리 사용할 수 있습니다.대화

저자에 관하여

Antoine Koen, 펌프 식 열 에너지 저장 분야의 박사 후보 캠브리지 대학 Pau Farres Antunez, 에너지 저장 박사 후 연구원 캠브리지 대학

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

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