Compressed Air Energy Storage (CAES) - Пневматический аккумулятор энергии

[22sobaki.livejournal.com]

Пещера, компрессор и газовая турбина - так устроен пневматический аккумулятор энергии. В США первое такое устройство было построено в 1991 году в Mclntosh, Алабама. Его назначение - сглаживание пиковых нагрузок на электростанции.


В режиме накопления воздух компрессорами загоняется в подземное хранилище (естественную соляную пещеру) объемом 538 тыс.куб. до давления 77 атм. Когда потребление энергии в сети неожиданно возрастает, воздух выходит и отдает мощность в систему. Время опорожнения резервуара до нижнего рабочего давления 46 атм - 26 часов, в течение которых станция выдает 110 МВт мощности.



Сжатый воздух крутит турбину не сам по себе, а поступает в газовую турбину. Поскольку 2/3 мощности газовой турбины обычно расходуется на привод компрессора, который нагнетает в нее воздух, то получается солидная экономия. Перед поступлением в турбину воздух подогревается в теплоутилизаторе (рекуператоре) продуктами сгорания, что тоже добавляет эффективности.


Отмечают снижение расхода газа на 60...70% по сравнению с традиционной газовой турбиной, быстрый запуск из холодного состояния (несколько минут) и хорошую работу на малых нагрузках.

Строительство станции в Mclntosh заняло 30 месяцев и стоило 65 млн.долларов.

Проект в Алабаме не уникален. Еще в 1978 в Huntorf немцы запустили хранилище на 290 МВт (2 часа работы) в двух соляных пещерах на глубине 600...800 м с диапазоном давлений 50...70 атм. Первоначально хранилище служило горячим резервом для промышленности северо-запада Германии, а сейчас используется для сглаживания пиков выработки ветряных электростанций.

Пишут, что в Донбассе во времена СССР планировали обустройство в такой же пещере пневматического аккумулятора на 1050 МВт, судьба его неизвестна.

В 2012 в Техасе рядом с 2-мегаваттным ветропарком было открыто пневматическое хранилище на 500 МВт-часов, но конкретики по нему маловато.


Приводят общий КПД таких станций 41...53% и указывают, что стоимость строительства составляет 360...650 $/кВт и более в зависимости от того, используется природная пещера или надо рыть новую.

Бонусом идет британский проект станции на 15 МВт-ч, где воздух будут сжижать и хранить в баллонах. Такое решение компактней, но дороже.

Comments

[self_perfection_lj]

Сжатый воздух крутит турбину не сам по себе, а поступает в газовую турбину. Поскольку 2/3 мощности газовой турбины обычно расходуется на привод компрессора, то получается солидная экономия.

Несколько раз перечитал, но ничего не понял. Это вообще про режим наполнения или опустошения резервуара? Кажется, про опустошение. Какой компрессор имеется ввиду? Наполняющий резевуар? Зачем этому компрессору работать во время опустошения резервуара?

[22sobaki.livejournal.com]

У "обычной" газовой турбины есть свой компрессор, который нагнетает в нее воздух. Сейчас переформулирую.

[lampika.livejournal.com]

Сжатый воздух используется не просто как рабочее тело для турбины(типа паровой), а в качестве окислителя - впрыскивают топливо в сжатый подогретый воздух и продукты сгорания подают в турбину.
В обычной газовой турбине воздух охлаждают для увеличения его плотнотсти и так повышают КПД и мощность двигателя.

[solar-front.livejournal.com]

Естественные резервуары, мне кажется — дело очень стремное. И с точки зрения безопасности и с точки зрения течи. Думаю, что речь одет о баллоне в пещере. Но подходящих пещер не много.

[22sobaki.livejournal.com]

Насколько понимаю, баллонов нет. Соль будто бы обладает свойством сама "затягивать" неплотности. В таких пещерах даже природный газ хранят: http://www.gazprominfo.ru/articles/gas-storage/

[antontsau.livejournal.com]

да ладно. Если оно на глубине метров 100, то безопасность на отличненько, там вообще нечему никуда прорываться. А с километра и после термоядерного взрыва ничего не пролезает.

[rutinin.livejournal.com]

Ясно, что без баллона воздух дырочку найдет) как сделать баллон в 500 тыс куб? облить стены пещеры гидропропиткой ? или еще чем?

[antontsau.livejournal.com]

хм, идея насчет кормления сжатыс воздухом турбины - это красиво. Обычная проблема с пневмоприводом (инструмент и пр) - очень маленький кпд использования энергии, расширить сжатый воздух до атмосферного давления и при этом всю энергию полезно использовать - это надо что-то чудовищного размера строить, турбину компаунд в двадцать пять ступеней и ручной гайковерт в три обхвата. А так - и не надо! Просто сэкономить все те 100% энергии, которые и так бы пошли на привод компрессора.

[22sobaki.livejournal.com]

Так точно.
Фактически сняли компрессор с одного вала с турбиной, поставили отдельно и "накручивают" его заранее, когда удобно, вне связи с турбиной.

[rolvel.livejournal.com]

Спасибо, очень интересно! Как достигается герметичнось емкости и как проверяется надежность сосуда работающего под таким давлением?

[22sobaki.livejournal.com]

Выше говорят, что соляные пещеры практически герметичны сами по себе.
А надежность - не знаю. Предположу, что как обычно с сосудами под давлением: надувают повышенным давлением и выдерживают, смотрят.

[finnskij.livejournal.com]

Если брать опыт газовиков - например (http://studopedia.ru/5_76236_podzemnie-hranilishcha-gaza.html) и например (http://studopedia.ru/5_76237_opit-sozdaniya-i-ekspluatatsii-severo-stavropolskogo-phg-na-baze-istoshchennogo-gazovogo-mestorozhdeniya.html) - становится чуть понятнее с подземных хранилищем. И с какими-то делами по его обслуживанию и содержанию. Если стоимость последних дел не будет увеличивать себестоимость электричества в цикле зарядка/разрядка в два раза - дело становится где-то любопытным.

А, если само по себе есть потенциальное подземное хранилище, которое можно использовать и гонять источник в период ночного спада нагрузок - вообще доброе дело. ИМХО.

[mopexod.livejournal.com]

У них КПД ~50%. Как раз в два раза, еще до обслуживания и содержания.

[22sobaki.livejournal.com]

Из ссылки:
Опыт эксплуатации ПХГ в нефтяных месторождениях показывает, что практически всегда хранение газа сопровождается повышением нефтеотдачи.

Они еще и нефть дополнительно выжимают!

[mechrazum.livejournal.com]

Красивая инженерия.
Аккумулирование энергии самый дорогой и сложный сегмент работы с энергиями.
Будь то тепловая, электрическая,механическая или какая другая.
Её не только сложно собрать и сохранять, но и извлекать, и конвертировать в другую.
Здесь решение близко к оптимальному.
Для тех целей разумеется, какие для него поставлены.

[sceptikk.livejournal.com]

красивая инженерия-это простая и эффективная, нас так всегда учили)
данная система по сравнению с ГАЭС-нагромождение непонятно зачем нужных сложностей...

[equidamoid.livejournal.com]

А компрессор от сети работает (1 картинка) или от ветряка (3 картинка)? Второй вариант особенно занятен.

[22sobaki.livejournal.com]

От сети, а сеть может питаться и от ветряка. Тут ветряк, няп, изображен как иллюстрация режима "выработка электроэнергии есть, а потребления нет; куда будем девать?"

[bart-007.livejournal.com]

и ЭТО реально работает?

а что с влажностью воздуха?
а что с перепадами температур газа при сжатии и расширении?

[22sobaki.livejournal.com]

Сжимаем - нагревается, расширяем - охлаждается, как положено.
А что с влажностью?

[sceptikk.livejournal.com]

имеет ли данная экзотическая схема хоть какие-то преимущества перед ГАЭС?
недостатков видно кучу, преимуществ- ни одного...

[22sobaki.livejournal.com]

Водохранилище не нужно.
Значит, и такого не будет:



Хотя, возможно, будет что-нибудь другое)

[bbcec.livejournal.com]

прикольно

[matabuba.livejournal.com]

Эффективнее газовый гидроаккумулятор+объемный гидромотор. И хлама меньше.

[vatslavovich.livejournal.com]

что такое газовый гидроаккумулятор? вы имели в виду мембранный гидроаккумулятор?

[lubly-jenu.livejournal.com]

Почему не упомянули про камеры сгорания, видимо все таки там стоят не просто турбины, а часть газотурбинных двигателей, то есть перед турбиной имеется камера сгорания в которой производится сжигание нагретого воздуха от регенерации и природного газа. и судя по рисунку камеры сгорания есть и у турбины низкого и высокого давления.

[22sobaki.livejournal.com]

Разумеется, камеры сгорания есть, ведь газ где-то горит. Мне казалось, это и так понятно, но раз вы дополняете, значит нет.

[vatslavovich.livejournal.com]

Есть ли специалисты, которые могу что-либо сказать о использовании подобного хранения для домашнего использования? Маломощный ветрячок легко может собрать за несколько дней хороший объем сжатого воздуха. А существуют ли электрогенераторы на пневмотяге 5-10 кв/ч? и какой у них кпд?

[fan-d-or.livejournal.com]

Для домашнего использования и гаражной технологии создания системы, ГАЭС, как и ПнАЭС, выглядят явно избыточными - для такого случая массово отработаны варианты с банальным аккумулятором.

Турбосистемы плохо масштабируются и при небольших физических размерах сильно теряют в КПД (законы куба-квадрата и т.п.).

[22sobaki.livejournal.com]

У нас тут за мат ай-ай-ай.

[der-jolly.livejournal.com]

Перед поступлением в турбину воздух подогревается в теплоутилизаторе (рекуператоре) продуктами сгорания, что тоже добавляет эффективности.
Ни разу не специалист, но мне казалось воздух охлаждают для эффективности, иначе откуда в автомобилях интеркулеры и вот это все?

[22sobaki.livejournal.com]

Мня, хороший вопрос.
Видимо, разница подходов вызвана различиями ДВС и осевой турбомашины. В чем разница? В том, что в ДВС сгорание происходит при постоянном объеме (поршень в верхней мертвой точке), а в ГТД - при постоянном давлении, горение идет непрерывно в камере сгорания
Интеркулер делают для уменьшения объема воздуха, чтобы в цилиндр ДВС его можно было запихнуть побольше, больше сжечь топлива и, соответственно, получить больше мощности с кубика объема. Для повышения КПД воздух может и полезно было б подогреть выхлопными газами, но задача впихнуть больше воздуха в ДВС важнее и рост его КПД за счет этого больше.
А вообще надо подумать.

[drprog.livejournal.com]

А если рванет?

[djkmomega.livejournal.com]

что рванет? На глубине 100 метров давление горных пород больше 50 атмосфер.