211service.com
Supergeleidende magneten voor opslag op rasterschaal
Supergeleidende magnetische energieopslag (SMES) wordt al lang nagestreefd als een grootschalige technologie omdat het onmiddellijke energieontlading en een theoretisch oneindig aantal oplaadcycli biedt. Tot voor kort waren de materiaalkosten voor MKB-apparaten echter onbetaalbaar hoog voor alle, behalve voor zeer kleine toepassingen. Nu een project gefinancierd door de U.S. Department of Energy (DOE) zou de weg kunnen banen voor MKB-technologie die megawattuur aan energieopslag biedt. Dergelijke capaciteit wordt in toenemende mate noodzakelijk voor elektriciteitsnetten die de intermitterendheid van hernieuwbare energiebronnen in evenwicht moeten houden.
bij een DOE Agentschap voor geavanceerde onderzoeksprojecten voor energie (ARPA-E) conferentie in Washington, D.C. op 2 maart, in Zwitserland gevestigd ingenieursbureau FIG schetste plannen voor een 3,3 kilowattuur proof-of-concept MKB-prototype. Het apparaat slaat elektriciteit op in de vorm van een magnetisch veld dat wordt opgewekt door gelijkstroom die door supergeleidende draden circuleert. De geometrie van de supergeleidende spoelen creëert een sterk ingesloten elektromagnetisch veld, maar er is relatief weinig energie nodig om het veld in stand te houden. De energie komt vrij door de spoelen te ontladen.
ABB werkt samen met fabrikant van supergeleidende draden Supermacht , Brookhaven National Laboratory , en de Universiteit van Houston als onderdeel van de ARPA-E-beurs van $ 4,2 miljoen. Het uiteindelijke doel van de groep is om een apparaat op commerciële schaal van 1 tot 2 megawattuur te ontwikkelen dat qua kosten concurrerend is met loodzuurbatterijen, zegt ABB-projectmanager V.R. Ramadan.
Door de prijs van loodzuuraccu's te evenaren, zouden MKB-systemen goedkoper zijn dan vliegwielen, maar duurder dan gepompte hydro- of perslucht, volgens een recent onderzoek van de Onderzoeksinstituut voor elektrische energie . Gepompte hydro, die energie opslaat door water bergopwaarts te pompen, en perslucht, die energie opslaat in de vorm van samengeperste lucht in ondergrondse grotten, zijn de twee belangrijkste methoden voor het opslaan van energie op grote schaal vandaag. Deze benaderingen zijn echter beperkt tot gebieden met meren of andere reservoirs op grote hoogte of met ondergrondse grotten.
Een belangrijk voordeel van het MKB ten opzichte van andere technologieën voor energieopslag is het vermogen om opgeslagen energie snel vrij te geven. Het kan gaan van volledig opladen naar volledig ontladen - geen enkele andere technologie kan dat doen, zegt Cesar Luongo, de senior magneetafdelingscoördinator voor de Internationale thermonucleaire experimentele reactor project in Cadarache, Frankrijk, die niet bij het project betrokken is.
Snelle ontlading maakt MKB aantrekkelijk voor het snel stabiliseren van hoogspanningstransmissielijnen tijdens perioden van intensief gebruik. Cruciaal is dat ABB elektrische schakelaars ontwikkelt waarmee MKB-systemen hun energie geleidelijk, tot wel een uur, kunnen vrijgeven om te helpen compenseren voor dalingen in de output van hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon.
Luongo zegt dat MKB-systemen, om te kunnen concurreren met loodzuuraccu's en andere technologieën, mogelijk aanzienlijk groter moeten zijn dan de apparaten van 1 tot 2 megawattuur die ABB voor ogen heeft. Ze moeten misschien tientallen megawatturen aan opslagruimte bieden, zegt Luongo, en hoe goedkoper de andere technologieën worden, hoe verder dat cross-overpunt komt.
Steven Minnihan, een analist bij Lux onderzoek , zegt dat MKB-apparaten langer mee moeten gaan dan vliegwielen of batterijen, omdat ze geen bewegende delen hebben. Maar, zegt hij, de materiaalkosten blijven hoog. Het echte voordeel is de aanzienlijke levensduur ten opzichte van batterijen en vliegwielen, maar ik denk niet dat het de meest kosteneffectieve technologie is, zegt Minnihan.
MKB-systemen hebben ongeveer dezelfde levensverwachting als gepompte hydro- en persluchtsystemen: 10-20 jaar, in tegenstelling tot 1-10 jaar voor batterijen en 8-12 jaar voor vliegwielen, zegt Minnihan. Hij heeft bedenkingen bij de aanpak van ABB omdat er grote hoeveelheden supergeleidende draden voor hoge temperaturen voor nodig zijn, die tegen de huidige prijzen de MKB-systemen op netschaal onbetaalbaar zouden maken.
Hoewel de kosten van supergeleidende draad de afgelopen jaren aanzienlijk zijn gedaald, geeft Ramanan toe dat het met nog eens 300 procent zou moeten dalen om kmo's te laten concurreren met andere energieopslagtechnologieën op netschaal. Hij zegt dat het verlagen van de draadkosten een aanzienlijke technische uitdaging is, maar voegt eraan toe dat het aangaan van dergelijke uitdagingen het doel is van projecten die door ARPA-E worden gefinancierd. Als we niet hadden gedacht dat dit potentieel had, waren we hier niet achteraan gegaan, zegt hij.