Armazenamento híbrido de ar comprimido e energia térmica na infraestrutura pós-mineração

Os cientistas da Polônia desenvolveram tecnologia compactada de armazenamento de energia de ar usando sistemas de armazenamento de energia térmica (TES) incorporados em eixos de minas abandonados. O sistema opera sem uma fonte de calor externo e usa um compressor de ar, um tanque de armazenamento de ar comprimido com um sistema de armazenamento de energia térmica embutida e um expansor de ar.

Uma equipe de cientistas da Universidade de Tecnologia da Silésia, na Polônia, desenvolveu a tecnologia de armazenamento de energia de ar comprimido (CAEs), que utiliza sistemas de armazenamento de energia térmica (TES) incorporados em minas abandonadas para reaproveitar com eficiência tanques de ar comprimidos. "Nosso conceito de armazenamento tem como objetivo reutilizar e proteger a infraestrutura subterrânea após a mineração, que geralmente é irreparavelmente danificada após o fechamento dos meus", disse Lukasz Bartela, correspondente da revista PV, autor do estudo.

O grupo acredita que as áreas de mineração têm o potencial de fornecer infraestrutura de energia de baixo custo. "As minas geralmente estão localizadas perto de usinas de energia e/ou estações de distribuição", disseram os pesquisadores. "Isso possibilita o uso da infraestrutura de conexão da grade existente. Além disso, a proximidade de áreas industriais altamente desenvolvidas reduz as perdas de transmissão de energia. Não há necessidade de construir tanques de armazenamento acima do solo para usinas térmicas, o que economiza o espaço limitado disponível".

O sistema opera sem o uso de uma fonte de calor externa e usa um compressor de ar, um tanque de armazenamento de ar comprimido com armazenamento de energia térmica embutida e um expansor de ar. Os elementos do sistema podem ser de estágio único ou em duas etapas.

Na configuração proposta do sistema, o tanque TPP é interno e conectado ao concentrador. Isso ajuda a reduzir a perda de calor, mesmo quando o calor deixa o material de armazenamento e passa pelo ar no tanque do eixo. O sistema TPP se adapta à geometria da mina, reduzindo o campo de transferência de calor, que tem um efeito positivo na eficiência energética do processo de armazenamento de calor.

"A maior vantagem de colocar o sistema TES no volume de um tanque de pressão é a possibilidade de usar uma estrutura de concha de paredes finas que abriga o material para armazenar energia térmica", explicou Bartela. "Isso pode reduzir significativamente o custo do sistema CHP".

Para dividir o tanque em seções, são usados ​​cilindros de aço com um fundo perfurado, o que facilita a instalação e a inspeciona periodicamente a camada de material de absorção de calor. "A comunicação entre as seções será possível com a ajuda de escadas, que também fazem parte do sistema de posicionamento vertical do TES", observou os cientistas.

Durante a fase de carregamento, a eletricidade é usada para acionar o compressor. Os sistemas subterrâneos híbridos fornecem ar comprimido quente ao tanque através de uma tubulação de entrada com válvulas de fechamento embutidas. O ar passa pelo sistema TES, aquecendo o material armazenado.

Durante a fase de descarregamento, o ar passa pelo sistema TES, removendo o calor do material acumulado. O ar quente entra em um expansor, que leva um gerador a gerar eletricidade. "É vantajoso preencher o dispositivo TES com um volume suficiente de material de armazenamento térmico adequado para absorver o calor, o que é importante para o alto resfriamento do ar armazenado", enfatizou o grupo. "Ao limitar a temperatura do ar no armazenamento que está em contato com a concha subterrânea, a perda de calor será reduzida, o que aumentará a eficiência de armazenamento de energia do sistema CAES".

Eles calcularam uma capacidade de armazenamento de ar comprimido de 60.000 metros cúbicos e uma pressão máxima de 5 megapascais (MPA). Com base nisso, eles calcularam que a instalação teria uma capacidade de armazenamento de energia de 140 MWh com uma eficiência de ida e volta de cerca de 70 % e um tanque de armazenamento com uma eficiência energética de 95 %.

Eles também explicam que, em casos especiais, a pressão do ar pode ser mantida em um nível de até 8 MPa, dependendo das características específicas da mina. "Nesse caso, a capacidade energética do sistema pode exceder 200 MWh", enfatiza Bartela. "Do ponto de vista econômico, seria mais benéfico usar rochas comuns no sistema TES, como granito ou basalto. No entanto, a pesquisa sobre materiais sintéticos alternativos está sendo realizada atualmente na Universidade de Tecnologia da Silésia".

O grupo apresentou o conceito de armazenamento de energia em um estudo publicado recentemente no diário de armazenamento de energia, avaliando o potencial energético de um sistema de armazenamento de energia de ar comprimido pós-colheita adiabático baseado em um novo sistema de armazenamento de energia térmica. "Atualmente, estamos trabalhando apenas para otimizar o design do tanque de armazenamento de calor, o que pode reduzir o custo dos módulos CHP", conclui Bartela.

Segundo o grupo, a Polônia possui 139 minas de carvão ativas e 34 minas ativas de cobre e sal -rock. Atualmente, existem planos para descomissões 39, cerca de metade dos quais são usados ​​para bombear água. A mina mais profunda tem uma profundidade de mais de 1300 metros.

Esse conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja fazer parceria conosco e reutilizar parte de nosso conteúdo, entre em contato com editors@pv-magazine.com.

Gostaria de ajudar com este projeto e mestre tecnologias em uma cidade residencial.

Ao enviar este formulário, você concorda com o uso de seus dados pela PV Magazine para publicar seus comentários.

Seus dados pessoais serão divulgados ou compartilhados apenas com terceiros para fins de filtragem de spam ou conforme necessário para a manutenção do site. Nenhuma outra transferência para terceiros será feita, a menos que seja justificado pelas leis de proteção de dados aplicáveis ​​ou pela revista PV é obrigada por lei a fazê -lo.

Você pode revogar esse consentimento a qualquer momento no futuro; nesse caso, seus dados pessoais serão excluídos imediatamente. Caso contrário, seus dados serão excluídos se o log PV tiver processado sua solicitação ou a finalidade de armazenamento de dados foi atendida.

As configurações de cookies neste site estão definidas para "permitir que cookies" ofereçam a melhor experiência de navegação. Se você continuar a usar este site sem alterar suas configurações de cookies ou clicar em "aceitar" abaixo, você concorda com isso.