https://frosthead.com

Waarom zout het waardevolste bezit van deze energiecentrale is

Ooit afgevraagd waarom er zo weinig black-outs zijn in de Verenigde Staten? Het komt hier eigenlijk op neer: energiecentrales leveren altijd meer stroom dan mensen vragen.

gerelateerde inhoud

  • Vooruit opladen: de toekomst van batterijen
  • Vijf vragen die u moet hebben over de nieuwe door Tesla aangedreven batterijbank in Californië

Zodra elektriciteit wordt geproduceerd, stromen de elektronen via stroomleidingen naar huizen, bedrijven, scholen en ziekenhuizen - waar dit ook wordt gevraagd. Er wordt meer elektriciteit gemaakt dan de netbeheerders verwachten dat u verbruikt, zodat wanneer u een schakelaar omdraait, er een lampje gaat branden.

Ongeacht of u het licht daadwerkelijk inschakelt, laten energiecentrales hun turbines draaien, klaar om in een oogwenk stroom naar het net te sturen.

Dit probleem van overtollig vermogen om energie op te wekken is erger 's nachts wanneer de vraag erg laag is en het verschil tussen de benodigde en beschikbare hoeveelheid vermogen nog groter is. Dit ontmoedigt het gebruik van sommige hernieuwbare energiebronnen, met name windenergie, die meestal 's nachts werkt wanneer de wind het sterkst is (en wanneer mensen minder elektriciteit gebruiken). Kortom, veel elektriciteit, en belangrijker nog, schone elektriciteit, wordt op het verkeerde moment geproduceerd.

Dat is waar energieopslag van pas komt. Energie opslaan wanneer deze wordt gemaakt en deze vrijgeven wanneer dat nodig is, helpt het net betrouwbaar te houden en effent de weg voor de introductie van intermitterende hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zonne-energie in de mix.

Energie- en technologiebedrijven werken al jaren aan het aanpakken van de mismatch tussen vraag en aanbod en batterijen zijn ontstaan ​​als de grootste kanshebber om elektriciteit op te slaan. Tesla Inc. investeerde bijvoorbeeld meer dan $ 600 miljoen in zijn Gigafactory in Nevada om massale hoeveelheden lithium-ionbatterijen te maken.

Maar een elektriciteitsbedrijf in Alabama heeft een andere plek gevonden om grote hoeveelheden overtollige energie te stoppen - in zoutcavernes. Een halve mijl onder de grond, een zoutgrot die in het Vrijheidsbeeld zou passen, bevat de meest nuttige bron van Power South Energy Cooperative: lucht.

Al 25 jaar beheerst de coöperatie de kunst en wetenschap van het persen van lucht, het opslaan in een zoutcaverne onder de aarde en het gebruiken om elektriciteit te produceren. De McIntosh-elektriciteitscentrale in McIntosh, Alabama, is de enige CAES-faciliteit (Compresses Air Energy Storage) op nutsschaal in de Verenigde Staten en een van de weinige ter wereld.

'S Nachts, terwijl u slaapt en uw apparaten rusten, gebruikt de plant overtollige elektriciteit van het net om lucht samen te persen en ondergronds in een luchtdichte zoutcaverne te pompen.

"Zout is een prachtig opslagmechanisme", zegt plantmanager Lee Davis van McIntosh.

Dit komt omdat de grotten grote, ondoordringbare ruimtes bieden. De perslucht blijft gecomprimeerd en de zuurstof in de lucht reageert niet met het zout.

Daar wordt de lucht opgeslagen bij drukken tussen 650 en 1058 PSI, ongeveer een tiende van de druk van een oliebron onder hoge druk.

Wanneer mensen gedurende de dag energie nodig hebben, wordt de lucht afgegeven aan een on-site aardgaseenheid, waar het wordt verwarmd met aardgas, verbrandt en een nog heter gasstroom produceert die een turbine draait en elektriciteit produceert.

Van bovenaf lijkt de McIntosh-installatie op een standaard aardgascentrale, maar direct op een halve mijl onder het oppervlak ligt een uniek mechanisme voor energieopslag. Van bovenaf lijkt de McIntosh-installatie op een standaard aardgascentrale, maar direct op een halve mijl onder het oppervlak ligt een uniek mechanisme voor energieopslag. (Courtesy Power South Energy Cooperative)

Perslucht is een belangrijk ingrediënt bij de productie van elektriciteit bij alle gascentrales; het is de kritieke component die het gas verbrandt en de gasstroom produceert die de turbine laat draaien. Bij typische aardgasinstallaties is het maken van perslucht het meest energie-intensieve deel van het draaien van de installatie - meer dan de helft van de door de turbine gegenereerde energie wordt eenvoudigweg teruggevoerd in het systeem om de lucht samen te persen.

Maar de McIntosh CAES-fabriek is in staat de lucht onafhankelijk van het stroomproductieproces samen te persen, wanneer dit het meest economisch is om dit te doen, omdat het een plaats heeft om het op te slaan - de zoutmijn. De fabriek heeft voldoende opgeslagen lucht om een ​​turbine van 110 megawatt gedurende 26 uur te helpen stroom te genereren voor maximaal 110.000 huizen.

Door de lucht 's nachts samen te persen wanneer elektriciteit goedkoop en overvloedig is, in plaats van de output van de turbine te gebruiken voor compressie, gebruikt de installatie minder aardgas om dezelfde hoeveelheid elektriciteit te maken. Hiermee kunnen ook schone elektriciteitsbronnen worden gebruikt voor compressie.

Hoewel de McIntosh-fabriek momenteel niet direct samenwerkt met hernieuwbare fabrieken, zou het zeker kunnen, en dat is het sleutelidee. De elektriciteit die wordt gebruikt om de lucht samen te persen, kan worden geproduceerd door windturbines, zoals gepland voor het Bethel Energy Center in West Texas. Apex CAES LLC heeft $ 100 miljoen opgehaald voor het centrum, dat, indien ontwikkeld, een zout CAES-faciliteit zou zijn in combinatie met wind. Het centrum is van plan om de elektriciteit die 's nachts wordt geproduceerd door nabijgelegen windturbines te gebruiken om lucht samen te persen en de lucht overdag in een gasturbine te voeden.

Gezien het feit dat aardgascentrales door het hele land toenemen, biedt persluchtenergieopslag een manier om hernieuwbare energiebronnen te integreren en uiteindelijk minder gas te verbranden.

Perslucht is echter geen wondermiddel. Hoewel aardgasinstallaties relatief goedkoop zijn om te bouwen en te exploiteren, betekent de lage prijs van aardgas ook dat er minder stimulans is om alternatieven voor de installaties te onderzoeken of opties te installeren die gas besparen.

Met de lage kosten van aardgas en het risico van het inzetten van een relatief nieuwe technologie, die weinig projecten op zijn naam heeft staan, is het moeilijk om de cijfers voor CAES te maken. Het Bethel Energy Center-project is sinds 2011 in ontwikkeling en moet nog de benodigde $ 400 miljoen aan kapitaal ophalen.

"Iets nieuws en anders is niet gemakkelijk om van de grond te komen", zegt Apex CAES COO Stephen Naeve.

Andere testprojecten zijn mislukt vanwege de hoge ontwikkelingskosten - van de kosten voor het verwijderen van de zoutoplossing die tijdens het mijnproces is gemaakt tot het risico locaties te verkennen die geologisch ongeschikt kunnen blijken te zijn. Wat de opslagconcurrentie betreft, zijn batterijen in veel opzichten flexibeler omdat ze dichter bij elkaar kunnen worden geplaatst waar de vraag naar stroom is, hoewel batterijen volgens Apex op de lange termijn (althans voorlopig) aanzienlijk duurder zijn.

Maar Power South Energy Cooperative zou nog steeds graag zout praten met enkele andere CAES-bondgenoten. Inderdaad, de McIntosh-faciliteit heeft bezoekers getrokken uit Californië, Utah, New York en Idaho.

Als zout een manier is om gascentrales efficiënter te maken en hernieuwbare energiebronnen te gebruiken, geef het zout dan door.

Noot van de redactie: een eerdere versie van dit artikel gaf oorspronkelijk de fout aan dat er meer stroom naar het net wordt gestuurd dan vereist, en dat is waar het wordt verspild. In feite wordt overtollige energie verspild voordat deze via een aantal processen naar het net wordt gestuurd. Smithsonian.com betreurt de fout.

Waarom zout het waardevolste bezit van deze energiecentrale is