Wraz ze wzrostem penetracji odnawialnych źródeł energii, rozwój długoterminowego magazynowania energii stał się trendem, a techniczne rozwiązania dla tego typu magazynowania obejmują głównie magazyny szczytowo-pompowe, magazyny termiczne stopionych soli, magazyny prądu ciekłego, magazyny sprężonego powietrza oraz magazyny wodoru w pięciu kategoriach. Na obecnym etapie zastosowania magazynów szczytowo-pompowych są najbardziej rozwinięte, ale zalety magazynowania energii w sprężonym powietrzu to duża skala, wysoka wydajność, niskie koszty, ochrona środowiska i czystość, a także możliwość wyeliminowania ograniczeń geograficznych. Oczekuje się, że magazyny te staną się uzupełnieniem dla magazynów szczytowo-pompowych.
Magazynowanie energii w sprężonym powietrzu należy do długoterminowych magazynów energii, może być realizowane przez okres dłuższy niż 4 godziny lub dni, miesiące cykli ładowania i rozładowywania systemu magazynowania energii, w celu regulacji wahań wytwarzania nowej energii, co stanowi wybitne zalety.
Według XuYuJie, dyrektora Centrum Badań i Rozwoju Magazynowania Energii w Instytucie Inżynierii Termofizycznej Chińskiej Akademii Nauk, w przyszłości nasz krajowy system energetyczny będzie nowym rodzajem energii, a głównym systemem zasilania będzie energia wiatrowa, fotowoltaiczna i inne źródła energii odnawialnej, charakteryzujące się wahaniami i niestabilnością. W przypadku dostępu do sieci elektroenergetycznej na dużą skalę, będzie to stwarzać zagrożenia dla bezpieczeństwa. Obecnie istnieje potrzeba elastycznego systemu magazynowania energii, który mógłby regulować system energetyczny. Magazynowanie energii w sprężonym powietrzu jest szczególnie istotne.
„Technologia magazynowania energii w sprężonym powietrzu nie jest nowa. Tradycyjna technologia magazynowania energii w sprężonym powietrzu jest stosowana w Niemczech i Stanach Zjednoczonych od wielu lat. Jednak tradycyjna technologia magazynowania energii w sprężonym powietrzu jest uzależniona od paliw kopalnych, wymaga dużych, naturalnych jaskiń, a efektywność magazynowania energii jest niska. W związku z tym możliwości promocji na dużą skalę są ograniczone”. Xu Yujie powiedział, że zaawansowany chiński system magazynowania energii w sprężonym powietrzu odzyskuje sprężone ciepło, nie wykorzystuje już paliw kopalnych i może być wykorzystywany w różnych formach, takich jak naziemne zbiorniki, sztuczne komory i podziemne, naturalne jaskinie do budowy komór magazynowych. Ponadto system ten znacznie poprawia efektywność magazynowania energii.
Obecnie, wykorzystując zaawansowaną technologię magazynowania energii sprężonego powietrza o mocy 100 MW, Chiny zbudowały pierwszą na świecie demonstracyjną elektrownię wykorzystującą zaawansowany magazyn energii sprężonego powietrza o mocy 100 MW i pomyślnie podłączyły ją do sieci elektroenergetycznej w celu wytwarzania energii elektrycznej. Elektrownia znajduje się w powiecie Zhangbei w prowincji Hebei. Projekt ten jest największą i najbardziej wydajną elektrownią na świecie, wykorzystującą magazyn energii sprężonego powietrza. Może ona wytwarzać do 132 milionów kWh energii elektrycznej rocznie, zapewniając ochronę szczytową dla około 50 000 użytkowników. Jednocześnie pozwala zaoszczędzić 42 000 ton standardowego węgla i zredukować emisję dwutlenku węgla o 109 000 ton rocznie.
Jakie są zalety magazynowania energii w sprężonym gazie w porównaniu z innymi, nowymi rodzajami magazynowania energii? Ogólnie rzecz biorąc, można je podsumować jako bezpieczne, trwałe i charakteryzujące się dużą siłą wybuchu. Po pierwsze, magazynowanie energii w sprężonym gazie jest bardzo bezpieczne. Weźmy na przykład projekt magazynowania energii w postaci skroplonego dwutlenku węgla. Ponieważ skraplanie dwutlenku węgla jest bardzo łatwe, jego magazynowanie wymaga jedynie kilku megapaskali ciśnienia, nie trzeba się martwić o wysokie ciśnienie magazynowania gazu związane z ukrytym zagrożeniem. Jednocześnie dwutlenek węgla jest nietoksyczny, niepalny i wybuchowy, a sam w sobie jest bardzo bezpieczny. Ponadto, ponieważ jest to urządzenie mechaniczne, żywotność systemów magazynowania energii w sprężonym powietrzu może sięgać 30-50 lat przy normalnej konserwacji. „Magazynowanie energii w sprężonym powietrzu to proces fizyczny oparty na cyklach termicznych, który ma naturalne zalety pod względem bezpieczeństwa i degradacji wydajności i jest uważany za jedną z najbardziej obiecujących technologii magazynowania energii na dużą skalę”. W oparciu o te zalety Chen Haisheng, badacz z Instytutu Inżynierii Termofizycznej Chińskiej Akademii Nauk, stwierdził, że zastosowanie technologii magazynowania energii za pomocą sprężonego powietrza ma ogromne znaczenie strategiczne i wiąże się z ogromnym popytem rynkowym w kontekście realizacji krajowych celów strategicznych dotyczących podwójnego węgla i poprawy stanu środowiska naturalnego.
Warto wspomnieć, że impuls energetyczny magazynowanego sprężonego powietrza jest stosunkowo silny. Może on działać bezpośrednio w niektórych specjalnych zastosowaniach. Na przykład w silnikach wysokoprężnych stosowanych na dużych statkach, sprężone powietrze jest zazwyczaj magazynowane w zbiorniku ciśnieniowym i oddziałuje bezpośrednio na tłok poprzez specjalny zawór rozrusznika, obracając wał korbowy przed rozpoczęciem wtrysku paliwa. Takie rozwiązanie jest bardziej kompaktowe i tańsze niż elektryczny rozrusznik o tej samej wielkości i może zapewnić niezbędne impulsy o ekstremalnie wysokiej mocy bez nadmiernego obciążenia generatora i systemu dystrybucji na statku.
W przypadku systemów magazynowania energii przy użyciu sprężonego powietrza Chiny nadal rozwijają demonstracje i zastosowania na dużą skalę, gromadzą doświadczenie w zakresie projektowania i budowy inżynieryjnej oraz rozwijają kompletny i dojrzały łańcuch przemysłowy w celu dalszego przyspieszenia ich budowy i zastosowania.
Czas publikacji: 14.09.2023
