Комбиниране на плаващи PV със съхранение на енергия със сгъстен въздух

Изследователи от Египет и Обединеното кралство разработиха ново плаващо средствоPV системаконцепция, която използва сгъстен въздух за съхранение на енергия. Системата има двупосочен коефициент на полезно действие от 34,1% и енергийна ефективност от 41%.

Учени от университета Порт Саид в Египет и университета Стратклайд в Обединеното кралство предложиха да се комбинира съхранение на енергия от сгъстен въздух (CAES) с плаващи фотоволтаици чрез нова стратегия за управление на енергията.

„За да се преодолеят проблемите с периодичността и наличността на слънчевата енергия, предложената плаваща фотоволтаична система е оборудвана с екологично чиста хибридна система за съхранение на енергия със сгъстен въздух, контролирана от нова стратегия за управление на енергията за ефективно управление на потока на енергия между компонентите на системата, без да надвишава допустимото им оперативни граници за безопасна работа“, каза водещият автор на изследването, Еркан Отеркус, пред списание pv. „Тази стратегия за управление е предназначена да осигури изпълнение на изискванията за натоварване и използване дори на нискокачествено производство на фотоволтаична енергия, което намалява загубата на енергия и подобрява ефективността на системата.“

В предложената концепция стратегията за управление на енергията следва детерминистичния подход, базиран на правила, който определя правилата с помощта на карта за икономия на гориво или емисии на въпросната система. „Този ​​подход използва човешки опит, интуиция, евристика и математически модели, за да генерира набор от предварително определени правила, които контролират работата на системните компоненти“, подчерта групата. „Тези правила могат да се интерпретират и могат да бъдат настроени за по-добра производителност на различни оперативни сценарии с ниска изчислителна тежест.“

Прототипът от 5 kW използва частично плаващи фотоволтаични панели, които са в непрекъснат директен контакт с околната вода, което осигурява ефективно и безплатно охлаждане и подобрява ефективността на фотоволтаичните панели в резултат на топлинното равновесие с околната вода. Плаващата платформа, използвана за поддържане наPV системае в състояние автоматично да проследява слънчевата светлина за повече производство на слънчева енергия и да променя коефициента на потапяне чрез регулиране на газенето на платформата и ъгъла на наклона на фотоволтаичните панели, за да контролира охлаждането им или да ги почиства от всякакъв натрупан прах или пълно потапяне на фотоволтаичните панели, за да избегне повреда по време на тежки климатични условия.

Системата за съхранение е описана като адиабатна CAES система, интегрирана със съхранение на топлинна енергия (TES). Състои се от четири некомпенсирани въздушни стоманени резервоара, които са поставени в ъглите на плаващата платформа. „Преди съхранението на въздух, горещият сгъстен въздух се охлажда в топлообменника“, обясниха изследователите. „Когато генерираното фотоволтаично електричество е по-ниско или по-високо от необходимата мощност от въздушните компресори, се предлага това електричество да се съхранява под формата на топлина в TES.“

Резервоар за гореща вода също е интегриран с топлообменник за повишаване на температурата на сгъстения въздух преди неговото разширяване. Сгъстеният въздух се изпуска и нагрява през резервоара за гореща вода, преди да се разшири в разширителя за регенериране на електричество с помощта на генератора.

Чрез поредица от симулации изследователският екип установи, че системата има двупосочен коефициент на полезно действие от 34,1% и енергийна ефективност от 41%, като най-силната производителност на системата се наблюдава между декември и януари. „В сравнение с конвенционалните системи CAES, предложената хибридна система CAES има годишно спестяване на гориво от 126,4 природен газ“, подчертаха академиците. „Това спестяване на гориво ще доведе и до икономическа полза чрез намаляване на оперативните разходи на системата с $27 690/година разходи за гориво.“

Те също така установиха, че енергийната и ексергийната ефективност на системата може да бъде значително повлияна от ефективността на отделните компоненти, която според тях може да намалее при условия на работа извън проекта и при частично натоварване.

Системата е описана в „Хибридна система за съхранение на енергия със сгъстен въздух и стратегия за управление за частично плаваща фотоволтаична централа“, публикувана в Energy.

В Egret Solar сме развълнувани от потенциала за комбиниране на плаващи фотоволтаични (PV) системи със съхранение на енергия със сгъстен въздух (CAES). Този новаторски подход има огромно обещание за справяне с някои от ключовите предизвикателства, пред които е изправена индустрията за възобновяема енергия днес, като съхранение на енергия, стабилност на мрежата и ефективно използване на пространството. Egret Solar е развълнувана от дългосрочния потенциал на комбинирането на плаващи фотоволтаични системи със съхранение на енергия със сгъстен въздух. Това сдвояване представлява авангардно решение, което се справя с някои от най-належащите предизвикателства в индустрията за възобновяема енергия, като същевременно насърчава по-зелено и по-устойчиво бъдеще.