Combineren van drijvende PV met perslucht-energieopslag

Onderzoekers uit Egypte en Groot-Brittannië ontwikkelden een nieuw drijvend schipPV-systeemconcept dat perslucht gebruikt voor energieopslag. Het systeem heeft een retourrendement van 34,1% en een energie-efficiëntie van 41%.

Wetenschappers van de Port Said Universiteit in Egypte en de Universiteit van Strathclyde in het Verenigd Koninkrijk hebben voorgesteld om gecomprimeerde luchtenergieopslag (CAES) te combineren met drijvende fotovoltaïsche energie via een nieuwe energiebeheerstrategie.

“Om de intermitterende en beschikbaarheidsproblemen van zonne-energie te overwinnen, is het voorgestelde drijvende PV-systeem uitgerust met een milieuvriendelijk hybride energieopslagsysteem met perslucht dat wordt bestuurd door een nieuwe energiebeheerstrategie om de energiestroom tussen de componenten van het systeem efficiënt te beheren zonder de toegestane limiet te overschrijden. operationele limieten voor een veilige werking”, vertelde de hoofdauteur van het onderzoek, Erkan Oterkus, aan pv magazine. “Deze regelstrategie is ontworpen om ervoor te zorgen dat aan de belastingsvereisten wordt voldaan en zelfs de laagwaardige PV-stroomproductie wordt benut, waardoor energieverspilling wordt verminderd en de systeemefficiëntie wordt verbeterd.”

In het voorgestelde concept volgt de energiezorgstrategie de deterministische, op regels gebaseerde benadering, waarbij de regels worden bepaald met behulp van een brandstofverbruik- of emissiekaart van het betreffende systeem. “Deze aanpak maakt gebruik van de menselijke expertise, intuïtie, heuristieken en wiskundige modellen om een ​​reeks vooraf bepaalde regels te genereren die de werking van de systeemcomponenten controleren”, benadrukte de groep. “Deze regels zijn interpreteerbaar en kunnen worden afgestemd voor betere prestaties van verschillende operationele scenario’s met lage rekenlasten.”

Het 5 kW-prototype maakt gebruik van gedeeltelijk drijvende PV-panelen die continu in direct contact staan ​​met het omringende water, wat zorgt voor een efficiënte en vrije koeling en de efficiëntie van de PV-panelen verbetert als gevolg van het thermische evenwicht met het omringende water. Het drijvende platform dat werd gebruikt ter ondersteuning van dePV-systeemis in staat om het zonlicht automatisch te volgen voor meer productie van zonne-energie en de onderdompelingsverhouding te veranderen door de diepgang van het platform en de kantelhoek van de PV-panelen aan te passen om hun koeling te regelen of ze te reinigen van opgehoopt stof of door de PV-panelen volledig onder te dompelen om schade te voorkomen tijdens zware weersomstandigheden.

Het opslagsysteem wordt beschreven als een adiabatisch CAES-systeem geïntegreerd met thermische energieopslag (WKO). Het bestaat uit vier ongecompenseerde stalen luchttanks die op de hoeken van het drijvende platform zijn geplaatst. “Voorafgaand aan de luchtopslag wordt de hete perslucht afgekoeld in de warmtewisselaar”, leggen de onderzoekers uit. “Wanneer de opgewekte PV-stroom lager of hoger is dan het benodigde vermogen van de luchtcompressoren, wordt voorgesteld om deze elektriciteit in de vorm van warmte op te slaan in een WKO.”

Er is ook een warmwatertank geïntegreerd met een warmtewisselaar om de temperatuur van de perslucht te verhogen voordat deze uitzet. De gecomprimeerde lucht wordt vrijgegeven en verwarmd via de warmwatertank voordat deze uitzet in de expander om elektriciteit te regenereren met behulp van de generator.

Via een reeks simulaties ontdekte het onderzoeksteam dat het systeem een ​​retourefficiëntie van 34,1% en een energie-efficiëntie van 41% heeft, waarbij de sterkste systeemprestaties werden waargenomen tussen december en januari. “Vergeleken met conventionele CAES-systemen levert het voorgestelde hybride CAES-systeem een ​​jaarlijkse brandstofbesparing op van 126,4% aardgas”, benadrukten de academici. “Deze brandstofbesparing zal ook resulteren in een economisch voordeel doordat de operationele kosten van het systeem met $27.690/jaar aan brandstofkosten worden verlaagd.”

Ze ontdekten ook dat de energie- en exergie-efficiëntie van het systeem aanzienlijk kan worden beïnvloed door de efficiëntie van individuele componenten, die volgens hen kunnen afnemen onder off-design en deellastomstandigheden.

Het systeem werd beschreven in “Hybride perslucht-energieopslagsysteem en regelstrategie voor een gedeeltelijk drijvende fotovoltaïsche installatie”, gepubliceerd in Energy.

Bij Egret Solar zijn we enthousiast over het potentieel van het combineren van drijvende fotovoltaïsche (PV) systemen met persluchtenergieopslag (CAES). Deze innovatieve aanpak houdt een enorme belofte in voor het aanpakken van enkele van de belangrijkste uitdagingen waarmee de sector van de hernieuwbare energie vandaag de dag wordt geconfronteerd, zoals energieopslag, netwerkstabiliteit en het efficiënte gebruik van de ruimte. Egret Solar is enthousiast over het langetermijnpotentieel van het combineren van drijvende PV met energieopslag met perslucht. Deze combinatie vertegenwoordigt een baanbrekende oplossing die enkele van de meest urgente uitdagingen in de sector van hernieuwbare energie aanpakt en tegelijkertijd een groenere, duurzamere toekomst bevordert.