Undersøgelse identificerer to lagringsmetoder og -steder for komprimeret energi til det nordvestlige.
Nok nordvestlig vindkraft til at drive omkring 85.000 hjem hver måned kunne opbevares i porøse klipper dybt under jorden til senere brug, ifølge en ny omfattende undersøgelse. Forskere ved Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory og Bonneville Power Administration identificerede to unikke metoder til denne energilagringsmetode og to østlige Washington-placeringer for at sætte dem i praksis.
Opbevaringsanlæg til komprimeret luft kan hjælpe med at redde regionens rigelige vindkraft - som ofte produceres om natten, når vinden er stærk og energibehovet er lavt - til senere, når efterspørgslen er høj og strømforsyningen er mere anstrengt. Disse anlæg kan også skifte mellem energilagring og kraftproduktion inden for få minutter, hvilket giver fleksibilitet til at afbalancere regionens stærkt varierende vindkraftproduktion hele dagen.
Vindmølle-silhuet. Kredit: Shutterstock / WDG Photo
”Med vedvarende porteføljestandarder, der kræver, at stater skal have så meget som 20 eller 30 procent af deres elektricitet kommer fra variable kilder som vind og sol, kan lagringsanlæg til komprimeret energi spille en værdifuld rolle i at hjælpe med at styre og integrere vedvarende energi på Nordvestens elektrisk net, ”sagde Steve Knudsen, der administrerede undersøgelsen for BPA.
Geologiske energibesparende konti
Alle lagringsanlæg til komprimeret luft fungerer under den samme grundlæggende forudsætning. Når strømmen er rig, trækkes den fra det elektriske net og bruges til at drive en stor luftkompressor, der skubber trykluft ind i en underjordisk geologisk lagringsstruktur. Senere, når strømbehovet er stort, frigøres den lagrede luft tilbage op til overfladen, hvor den opvarmes og haster gennem turbiner for at generere elektricitet. Opbevaringsanlæg til komprimeret luft kan genoprette så meget som 80 procent af den elektricitet, de tager i.
Verdens to eksisterende oplagringsanlæg til komprimeret energi - det ene i Alabama, det andet i Tyskland - bruger menneskeskabte salthuler til at opbevare overskydende elektricitet. PNNL-BPA-undersøgelsen undersøgte en anden tilgang: ved hjælp af naturlige, porøse stenreservoirer, der er dybt under jorden for at lagre vedvarende energi.
Interessen for teknologien er steget meget i det sidste årti, da forsyningsselskaber og andre søger bedre måder at integrere vedvarende energi på elnettet. Cirka 13 procent, eller næsten 8.600 megawatt, af nordvestens strømforsyning kommer fra vinden. Dette fik BPA og PNNL til at undersøge, om teknologien kunne bruges i det nordvestlige.
Forskere ved PNNL og BPA har identificeret et sted, de kalder Yakima Minerals, der er ca. 10 miles nord for Selah, Wash., Og kunne rumme en oplagringsanlæg til geotermisk trykluft på 83 megawatt.
For at finde mulige steder gennemgik forskerteamet Columbia Plateau Province, et tykt lag af vulkansk basaltsten, der dækker store dele af regionen. Holdet kiggede efter underjordiske basaltbeholdere, der var mindst 1.500 fod dybe, 30 fod tykke og tæt på højspændingsoverførselsledninger, blandt andre kriterier.
De undersøgte derefter offentlige data fra brønde, der blev boret til gasudforskning eller forskning på Hanford-stedet i det sydøstlige Washington. Brønddata blev tilsluttet PNNLs STOMP-computermodel, der simulerer bevægelse af væsker under jorden for at bestemme, hvor meget luft de forskellige steder, der betragtes, pålideligt kunne holde og vende tilbage til overfladen.
To forskellige komplementære design
Analyse identificerede to særligt lovende steder i det østlige Washington. Et sted, kaldet Columbia Hills Site, ligger lige nord for Boardman, Ore., På Washington-siden af Columbia-floden. Den anden, kaldet Yakima Minerals Site, er ca. 10 miles nord for Selah, Wash., I et område kaldet Yakima Canyon.
Men forskerteamet bestemte, at de to steder er egnede til to meget forskellige slags lagringsanlæg til komprimeret energi. Columbia Hills Site kunne få adgang til en nærliggende naturgasledning, hvilket gør den velegnet til et konventionelt anlæg til trykluft. En sådan konventionel facilitet ville brænde en lille mængde naturgas til at opvarme komprimeret luft, der frigøres fra underjordisk opbevaring. Den opvarmede luft genererer derefter mere end dobbelt så stor energi end et typisk naturgaskraftværk.
Yakima Minerals-webstedet har imidlertid ikke let adgang til naturgas. Så forskerteamet udtænkte en anden form for oplagringsanlæg for komprimeret luft: en, der bruger geotermisk energi. Denne hybridfacilitet ville udtrække geotermisk varme fra dybt underjordisk til at drive en køler, der ville køle anlæggets luftkompressorer og gøre dem mere effektive. Geotermisk energi vil også genopvarme luften, når den vender tilbage til overfladen.
"Kombination af geotermisk energi med lagring af trykluft er et kreativt koncept, der blev udviklet til at tackle tekniske problemer på Yakima Minerals Site," sagde PNNL Laboratory Fellow og projektleder Pete McGrail. "Vores hybridfacilitetskoncept udvider geotermisk energi markant ud over dets traditionelle anvendelse som en vedvarende baseload-kraftproduktionsteknologi."
Forskere ved PNNL og BPA har identificeret et sted, de kalder Columbia Hills nord for Boardman, Ore., På Washington-statssiden af Columbia-floden, der kunne rumme en 207-megawatt konventionel oplagringsanlæg for komprimeret luft.
Undersøgelsen angiver, at begge faciliteter kunne give energilagring i længere tid. Dette kan især hjælpe det nordvestlige om foråret, når der undertiden er mere vind og vandkraft, end regionen kan absorbere. Kombinationen af kraftigt afstrømning fra smeltende sne og en stor mængde vind, der ofte blæser om natten, når efterspørgslen efter elektricitet er lav, kan øge kraftproduktionen i regionen. For at holde det regionale elnet stabilt i en sådan situation, skal elsystemledere reducere elproduktionen eller opbevare den overskydende strømforsyning. Energilagringsteknologier såsom lagring af komprimeret energi kan hjælpe regionen med at få mest muligt ud af sin overskydende produktion af ren energi.
I samarbejde med Northwest Power and Conservation Council vil BPA nu bruge ydeevne og økonomiske data fra undersøgelsen til at udføre en dybdegående analyse af de nettofordele, som lagring af komprimeret energi kan bringe til det nordvestlige stillehav. Resultaterne kunne bruges af en eller flere regionale værktøjer til at udvikle et kommercielt demonstrationsprojekt for oplagring af trykluft.
via Pacific Northwest National Laboratory