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?

[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]

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

[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.

[rolvel.livejournal.com]

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

[rutinin.livejournal.com]

но там они не пишут, что газ хранят при давлении 77 атм) Чудо-соль получается)

[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.

[alex-avr2.livejournal.com]

Не найдет.
Соляные выработки для этих целей подходят очень хорошо из-за своей специфики.

Они фактически герметичны. Если бы не были герметичны - вода давно бы растворила бы всю соль. Собственно любой соляной рудник кончает свою жизнь одинаково - полным разрушением, после того, как люди таки случайно нарушают эту герметичность.
Гуглить аварии на БКРУ и СКРУ.
Ну и вот: http://leksandrych.livejournal.com/15432.html
Это все для понятия спецфики соляных выработок :)

[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.

[rutinin.livejournal.com]

пусть так. Но не соль же является герметиком? возможно порода, которая эту соляную пещеру окружает

[equidamoid.livejournal.com]

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

[bart-007.livejournal.com]

и ЭТО реально работает?

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

[mopexod.livejournal.com]

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

[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.

[22sobaki.livejournal.com]

Ниже Финский дал ссылку:
http://studopedia.ru/5_76237_opit-sozdaniya-i-ekspluatatsii-severo-stavropolskogo-phg-na-baze-istoshchennogo-gazovogo-mestorozhdeniya.html

"В период закачки газ из магистрального газопровода поступает на пло­щадку РГКС, где проходит очистку от механических примесей и влаги в пылеуловителях циклонного типа и в фильтр-сепараторах, затем подается через замерной узел на две ступени компримирования на ГПА – до 5,5 МПа, а затем до 9,0–10,0 МПа; и с температурой 30–35 °С поступает в коллекторы и на ГРП, где после замера закачивается в пласт"

100 атмосфер

[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.

[sceptikk.livejournal.com]

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

[rutinin.livejournal.com]

Уже молчу. Задавили фактами со всех сторон.
Ушел.

(http://www.glitter-graphics.com)

[22sobaki.livejournal.com]

Тут КПД посчитан как для источника энергии, а не как для хранилища.
Т.е. в американском CAES для получения на выходе 1 кВт-часа электроэнергии надо на входе потратить 0,69 кВт-часа электричества и 1,17 кВт-часа газа.
1/(0,69+1,17)=0,54

Сколько КПД обычной газовой турбины, процентов 30-35?
Но как источник электричества ее в обычных случаях вряд ли используют, кмк.

КПД паротурбинной установки для выработки электричества, наверное, выше.

[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?"

[mopexod.livejournal.com]

А, кажется, понял.

[22sobaki.livejournal.com]

Водохранилище не нужно.
Значит, и такого не будет:



Хотя, возможно, будет что-нибудь другое)