Zajímalo by vás někdy, proč je ve Spojených státech tolik výpadků? Efektivně k tomu dochází: elektrárny vždy vydělávají více energie, než požadují lidé.
Související obsah
- Nabíjení napřed: Budoucnost baterií
- Pět otázek, které byste měli mít o nové kalifornské bateriové baterii
Jakmile je elektřina vyrobena, elektrony proudí elektrickým vedením do domů, podniků, škol a nemocnic - kdekoli je to požadováno. Více elektřiny je vyrobeno, než provozovatelé sítě očekávají, že budete spotřebovávat, takže při přepnutí spínače se rozsvítí světlo.
Bez ohledu na to, zda skutečně zapnete světla, elektrárny udržují své turbíny rotující, připravené k okamžitému odeslání energie do sítě.
Tento problém nadměrné kapacity výroby energie je v noci horší, když je poptávka velmi nízká, a rozdíl mezi množstvím potřebné a dostupné energie je ještě větší. To odrazuje od používání některých obnovitelných zdrojů, zejména větrné energie, která běží většinou v noci, kdy jsou větry nejsilnější (a když lidé používají méně elektřiny). Stručně řečeno, hodně elektřiny, a hlavně čisté elektřiny, se vyrábí ve špatnou dobu.
To je místo, kde přichází skladování energie. Ukládání energie, když je vyrobena, a uvolnění, když je to potřeba, pomáhá udržovat spolehlivost sítě a připravuje cestu pro zavedení občasných obnovitelných zdrojů, jako je vítr a sluneční energie, do směsi.
Energetické a technologické společnosti již léta řeší nesoulad mezi nabídkou a poptávkou a jako hlavní uchazeč o skladování elektřiny se objevily baterie. Společnost Tesla Inc. například investovala do své gigafactory v Nevadě přes 600 milionů dolarů na výrobu velkého množství lithium-iontových baterií.
Jedna energetická společnost Alabamy však našla jiné místo pro uložení velkého množství přebytečné energie - do solných jeskyní. Půl kilometru pod zemí, solná jeskyně, která by se vešla na Sochu svobody, je nejužitečnějším zdrojem Energetického energetického družstva: vzduch.
25 let družstvo ovládá umění a vědu o stlačování vzduchu, jeho skladování v solné jeskyni pod zemí a jeho použití k výrobě elektřiny. Elektrárna McIntosh v McIntosh, Alabama, je jediné zařízení na skladování stlačené energie v USA (CAES) ve Spojených státech a jedno z mála na světě.
V noci, když spíte a vaše spotřebiče odpočívají, rostlina využívá přebytečnou elektřinu ze sítě ke stlačování vzduchu a pumpování pod zemí do vzduchotěsné solné jeskyně.
"Sůl je krásný úložný mechanismus, " říká ředitel závodu McIntosh Lee Davis.
Je to proto, že jeskyně poskytují velké, nepropustné prostory. Stlačený vzduch zůstává stlačený a kyslík ve vzduchu nereaguje se solí.
Tam je vzduch skladován při tlacích mezi 650 a 1058 PSI, asi jednu desetinu tlaku vysokotlaké ropné vrty.
Když lidé během dne potřebují energii, vzduch se uvolňuje do místní jednotky na zemní plyn, kde se zahřívá se zemním plynem, spaluje a produkuje ještě teplejší proud plynu, který otáčí turbínu a vyrábí elektřinu.
Shora vypadá elektrárna McIntosh jako standardní elektrárna na zemní plyn, ale přímo půl míle pod povrchem leží unikátní mechanismus ukládání energie. (Zdvořilostní energetické družstvo jižní energie) Stlačený vzduch je klíčovou složkou při výrobě elektřiny ve všech plynových elektrárnách; je to kritická složka, která způsobuje spalování plynu a vytváří proud plynu, který otáčí turbínu. V typických zařízeních na výrobu zemního plynu je výroba stlačeného vzduchu energeticky nejnáročnější součástí provozu elektrárny - více než polovina energie generované turbínou se jednoduše přivádí zpět do systému ke stlačování vzduchu.
Závod CAES společnosti McIntosh je však schopen stlačit vzduch nezávisle na procesu výroby energie, když je to nejúspornější, protože má místo k uložení - solný důl. Rostlina má dostatek uloženého vzduchu, aby mohla pomoci turbíně o výkonu 110 megawattů vyrábět energii po dobu 26 hodin a napájet až 110 000 domácností.
Kompresí vzduchu v noci, když je elektřina levná a hojná, místo toho, aby se na kompresi použil výstup turbíny, rostlina používá méně zemního plynu k výrobě stejného množství elektřiny. Umožňuje také použití čistých zdrojů elektřiny pro kompresi.
Zatímco závod McIntosh v současné době nefunguje přímo v tandemu s žádnými obnovitelnými rostlinami, určitě by to mohlo být, a to je klíčový nápad. Elektřina použitá ke stlačování vzduchu by mohla být vyráběna větrnými turbínami, jak je plánováno pro energetické centrum Bethel v západním Texasu. Společnost Apex CAES LLC získala 100 milionů dolarů pro středisko, které by, pokud by bylo vyvinuto, bylo solným zařízením CAES spojeným s větrem. Středisko plánuje využít elektřinu vyráběnou blízkými větrnými turbínami v noci ke stlačování vzduchu a během dne přivádět vzduch do plynové turbíny.
Vzhledem k tomu, že elektrárny na zemní plyn jsou v celé zemi na vzestupu, skladování stlačeného vzduchu poskytuje způsob, jak integrovat obnovitelné zdroje a nakonec spalovat méně plynu.
Stlačený vzduch však není všelékem. Zatímco zařízení na výrobu zemního plynu jsou relativně levné na výstavbu a provoz, nízká cena zemního plynu také znamená, že existuje menší motivace zkoumat alternativy k zařízením nebo instalovat možnosti, které šetří plyn.
Vzhledem ke sníženým nákladům na zemní plyn a rizikům spojeným s nasazením relativně nové technologie, která má jen málo projektů ke svému jménu, je pro CAES obtížné vyrobit tužku čísel. Projekt Energetického centra Bethel se vyvíjí od roku 2011 a ještě musí zvýšit potřebný kapitál ve výši 400 milionů USD.
„Něco nového a jiného není snadné dostat ze země, “ říká Apex CAES COO Stephen Naeve.
Jiné testovací projekty selhaly kvůli vysokým nákladům na vývoj - všechno od nákladů na likvidaci solného solného roztoku vytvořeného během těžebního procesu až po riziko objevování lokalit, které se mohou ukázat jako geologicky nevhodné. Pokud jde o soutěž v oblasti skladování, baterie jsou v mnoha ohledech flexibilnější, protože je lze umístit blíže k místu, kde je poptávka po energii, ačkoli podle společnosti Apex jsou baterie (alespoň prozatím) z dlouhodobého hlediska podstatně dražší.
Ale Power South Energy Cooperative by si pořád užilo mluvící sůl s některými dalšími spojenci CAES. Opravdu, zařízení McIntosh přitahovalo návštěvníky z Kalifornie, Utahu, New Yorku a Idaho.
Pokud je sůl způsob, jak zefektivnit výrobu plynů a využít obnovitelné zdroje, pak sůl prosím předejte.
Poznámka editora: Starší verze tohoto článku původně nesprávně uváděla, že do mřížky je vysíláno více energie, než je požadováno, což je místo, kde se ztrácí. Ve skutečnosti je zbytečná energie zbytečná předtím, než je poslána do sítě pomocí řady procesů. Smithsonian.com lituje chyby.
