Websitesine kayıt olun : CleanTechnica'dan günlük haber güncellemeleri e-postada. Veya bizi Google Haberler'de takip edin!

Güneşli bir günde sahilde çıplak ayakla yürüyen herkes, kumun ne kadar ısı tutabileceğini daha iyi anlayarak oradan uzaklaşır. Isıtılmış kum içeren teknolojinin enerji depolama ihtiyaçlarına yanıtın bir parçası haline gelmesiyle, bu yeteneğin gelecekte hayati bir rol oynaması bekleniyor.

Piller muhtemelen çoğu insanın daha sonra kullanmak üzere enerji depolama konusunda düşündüğü şeydir, ancak başka teknolojiler de mevcuttur. Pompaj depolamalı hidroelektrik, farklı yüksekliklerde rezervuarlar gerektirmesine ve coğrafyayla sınırlı olmasına rağmen yaygın bir yöntemdir. Başka bir yaklaşım, erimiş tuz ve hatta aşırı ısıtılmış kayaların kullanıldığı termal enerji depolaması veya TES olarak bilinen şeye dayanır.

TES, mevcut depolama teknolojilerine düşük maliyetli bir alternatif olarak umut vaat ediyor ve enerjiyi kum gibi katı parçacıklarda depolamak, jeolojik kısıtlamalar olmaksızın hazır bir cevap sağlıyor.

Sonuçta kum, hava ve su gibi her yerdedir.

“Kuma erişim kolaydır. Çevre dostudur. Geniş bir sıcaklık aralığında stabildir, oldukça stabildir. Aynı zamanda düşük maliyetlidir” dedi laboratuvarın Termal Enerji Sistemleri Grubunda makine mühendisi olan Zhiwen Ma.

Uzun Süreli Depolama İhtiyacı

NREL'de geliştirilen ve prototipi yapılan patentli teknoloji, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarıyla çalışan ısıtıcıların kum parçacıklarının sıcaklığını nasıl istenen sıcaklığa çıkarabildiğini ortaya koyuyor. Kum daha sonra depolamak ve daha sonra elektrik üretmek veya endüstriyel uygulamalarda proses ısısı olarak kullanılmak üzere bir siloya bırakılır. Laboratuvar ölçekli bir prototip, teknolojiyi doğruladı ve araştırmacıların, ticari ölçekli bir cihazın ısısının %95'inden fazlasını en az beş gün boyunca koruyacağını gösteren bir bilgisayar modeli oluşturmasına olanak sağladı.

Jeffrey, "Lityum-iyon piller, iki ila dört saatlik depolamayla piyasayı gerçekten ele geçirdi, ancak karbon azaltma hedeflerimize ulaşmak istiyorsak, uzun süreli enerji depolama cihazlarına, yani günlerce enerji depolayabilen şeylere ihtiyacımız olacak" dedi. Gifford, NREL'de doktora sonrası araştırmacı.

Depolanan termal enerjiyi elektriğe dönüştüren ısı eşanjörleri konusunda Ma ile halihazırda iki patenti paylaşan Gifford, termal enerjiyi depolamak için kum veya diğer parçacıkların kullanılmasının pillere göre başka bir avantajı olduğunu söyledi. "Parçacık termal enerji depolaması, nadir toprak malzemelerine veya karmaşık ve sürdürülemez tedarik zincirlerine sahip malzemelere dayanmıyor. Örneğin, lityum iyon pillerde, kobaltın daha etik bir şekilde çıkarılmasının zorluğu hakkında pek çok hikaye var.”

TES'e ek olarak Gifford'un uzmanlığı hesaplamalı akışkanlar dinamiği alanındadır. Bu bilgi önemlidir çünkü kumun depolama cihazından akması gerekir. Diğer TES ortamları, ısıyı kolayca tutabilen ancak sağlam bir şekilde yerinde kalabilen beton ve kayaları içerir. Gifford, "Medyanızı hareket ettiriyorsanız ısı transferiniz çok daha yüksek, çok daha hızlı ve çok daha etkilidir" dedi.

TES'in başka bir önemli avantajı daha var: maliyet. Ma, basınçlı havayla enerji depolama (CAES), pompalı hidroelektrik ve iki tip pil dahil olmak üzere dört rakip teknolojiyle karşılaştırıldığında kumun enerji depolama için en ucuz seçenek olduğunu hesapladı. CAES ve pompalanan hidroelektrik enerji yalnızca onlarca saat boyunca depolanabilir. CAES için kilovatsaat başına maliyet 150 ile 300 dolar arasında değişirken, pompalanan hidroelektrik için bu rakam yaklaşık 60 dolardır. Bir lityum iyon pilin kilovatsaat başına maliyeti 300 dolardır ve yalnızca bir ila dört saat arasında enerji depolama kapasitesine sahiptir. Yüzlerce saat süren bir depolama ortamı olarak kumun kilovatsaat başına maliyeti 4 ile 10 dolar arasında değişiyor. Düşük maliyeti sağlamak için ısı, yoğun olmayan düşük fiyatlı elektrik kullanılarak üretilecek.

Teknolojiyle ilgili bir avuç patentin sahibi olan Ma, daha önce ARPA-E tarafından finanse edilen ve Düşük Maliyetli Termal Enerji Depolama ve Yüksek Verimli Güç Döngüsü Kullanarak Ekonomik Uzun Süreli Elektrik Depolamaya yönelik ENDURING olarak bilinen bir projede baş araştırmacı olarak görev yapmıştı. . Prototip bu projeden geldi. Bir sonraki adım, NREL'in Boulder, Colorado dışındaki Flatirons Kampüsü'nde 2025 ila 10 saat arasında enerji depolamak üzere tasarlanacak bir elektrikli termal enerji depolama (ETES) sisteminin 100 yılında temel atılması olacak. Bağımsız sistem, CAES'in veya pompalı depolamalı hidroelektrik gücünün kurulabileceği yerleri sınırlayan herhangi bir yer kısıtlamasından muaftır.

Ma, DOE tarafından finanse edilen gösteri projesinin, TES için kumun ticari potansiyelini göstermeyi amaçladığını söyledi.

Erimiş tuzlar, enerjiyi geçici olarak depolamak için zaten kullanılıyor, ancak yaklaşık 220 santigrat derecede (428 Fahrenheit derece) donuyorlar ve 600 santigrat derecede ayrışmaya başlıyorlar. Ma'nın kullanmayı planladığı kum, Amerika Birleşik Devletleri'nin Ortabatısındaki topraktan çıkıyor. , "donmaya" karşı korunmasına gerek yoktur ve enerji üretimi için ısı depolayabilen veya endüstriyel ısı için yanan fosil yakıtların yerini alabilen 1,100 C (2,012 F) aralığında önemli ölçüde daha fazla ısı tutabilir.

Ma, "Bu, erimiş tuzun ötesinde yeni nesil bir depolamayı temsil ediyor" dedi.

Isıyı Neyin Depolayacağına Karar Vermek

Peki herhangi bir eski kum işe yarar mı? Çeşitli katı parçacıkların akma ve ısı tutma kabiliyetlerini inceleyen NREL araştırmacılarına göre bu durum geçerli değil. Geçen sonbaharda yayınlanan bir makalede Ma ve diğerleri sekiz katı parçacık adayı üzerinde deneyler yaptılar. Göz önünde bulundurulan parçacıklar arasında kırmada kullanılan insan yapımı seramik malzemeler, kalsine çakmaktaşı kili, kahverengi erimiş alümina ve silis kumu vardı. Kil ve erimiş alümina, 1,200 santigrat derece (2,192 Fahrenheit derece) hedef sıcaklıktaki termal istikrarsızlık nedeniyle reddedildi.

Seramik malzemeler tüm kategorilerde kumdan daha iyi performans gösterdi ancak marjinal performans kazanımlarının yüksek maliyeti haklı çıkarmak için yetersiz olduğu değerlendirildi. Kumun fiyatı ton başına 30 ila 80 dolar arasındayken, seramik malzemelerin fiyatları iki kat daha yüksekti. Kum, alfa kuvarsın ultra saf formundadır ve Ortabatı'da kolaylıkla temin edilebilir.

NREL Termal Enerji Bilimi ve Teknolojileri Araştırma Grubu yöneticisi Craig Turchi, kumda depolanabilecek enerji miktarını artırmanın, daha fazla kum eklemek kadar basit olduğunu söyledi.

"Bu, ek depolama kapasitesi eklemenin marjinal bir maliyetidir" dedi. “Dakikalardan aylara kadar değişen depolama alanlarına ihtiyacımız var. Piller, nasıl ölçeklendikleri açısından dakikalar ila saatler arasında gerçekten iyi çalıştı. Aylarca depolamaya başladığınızda, genellikle bu uzun vadeli depolamayı sağlayacak hidrojen gibi bir yakıt üretmeyi düşünürsünüz. Ancak birkaç saatten iki haftaya kadar olan dönemde şu anda pek uygun bir durum yok. Hidrojen bunun için çok pahalı. Piller bunun için çok pahalı.”

Aşırı ısınmış kumu tekrar elektriğe dönüştürmek için gereken bileşenler bir ön maliyet gerektirir. "Ama bunun bedelini ödedikten sonra," dedi Turchi, "eğer gücünüz için daha fazla süreye sahip olmak istiyorsanız, alternatif olan pil eklemeye devam etmekten çok daha fazla kum eklemek çok çok daha ucuzdur."

Wayne Hicks'in yazısı. Enerji Bakanlığı'nın izniyle, NREL.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://cleantechnica.com/2024/03/29/solution-to-energy-storage-may-be-beneath-your-feet/