211service.com
Vloeibare lucht kan auto's aandrijven en energie van zon en wind opslaan
Sommige ingenieurs werken een oud idee af om energie op te slaan: ze gebruiken elektriciteit om lucht vloeibaar te maken door deze af te koelen tot bijna 200 °C onder nul. Wanneer stroom nodig is, mag de vloeibaar gemaakte lucht opwarmen en uitzetten om een stoomturbine en generator aan te drijven.
Koude opslag: De tank aan de rechterkant houdt lucht gekoeld tot extreem lage temperaturen, waarbij het een vloeistof is in plaats van een gas. Als het mag opwarmen, zet het uit en kan het een stoomturbine aandrijven in de container aan de linkerkant.
Het concept wordt geëvalueerd door een handvol bedrijven die vloeibare stikstof produceren als een manier om energie op te slaan uit intermitterende hernieuwbare energiebronnen. Vloeibare lucht kan ook worden gebruikt om zuigers in de motoren van emissiearme voertuigen aan te drijven.
een bedrijf, Highview energieopslag uit Londen, heeft 18 miljoen dollar opgehaald en een proeffabriek gebouwd die vloeibare lucht zal gebruiken om stroom van het net op te slaan. Highview werkt samen met mes , het grote industriële gasbedrijf, om de technologie te helpen ontwikkelen. Als alles goed gaat, kan de Britse regering de ontwikkeling van een grotere fabriek financieren die haar commerciële levensvatbaarheid zou kunnen bevestigen. Ondertussen heeft het ingenieursbureau Richard ontwikkelt twee typen motoren die vloeibare stikstof kunnen gebruiken, gebaseerd op technologie van een Highview Power-spin-off genaamd Dearman Engine.
Opslag voor het elektriciteitsnet wordt steeds belangrijker naarmate het gebruik van duurzame energie toeneemt. Op korte termijn kunnen aardgascentrales en snel reagerende opslagtechnologieën zoals batterijen het net stabiel houden (zie Windturbines, Inclusief batterij, Kan voedingen stabiel houden). Maar als hernieuwbare energiebronnen een zeer grote schaal willen bereiken, of als we het gebruik van back-upcentrales op fossiele brandstoffen willen verminderen, zullen technologieën nodig zijn die uren of dagen aan stroom kunnen opslaan.
Bij deze inspanning zijn de kosten de sleutel. Als we kijken naar mechanismen voor energieopslag, zijn we op zoek naar iets dat is gebaseerd op extreem goedkope materialen en zeer eenvoudige processen die we in bulk kunnen uitvoeren, zegt Haresh Kamath , programmamanager energieopslag bij de Onderzoeksinstituut voor elektrische energie . En dit past zeker in het plaatje.
Het idee dateert uit de jaren 1890, toen een uitvinder genaamd Charles Tripler verklaard dat hij een zeer goedkope manier had ontwikkeld om lucht af te koelen totdat het een vloeistof werd. Hij toonde ook aan dat de vloeibaar gemaakte lucht kan worden gebruikt om een stoommachine te laten draaien. Tripler kreeg destijds veel persaandacht en wist een groot bedrag op te halen om de technologie op de markt te brengen. het uiteindelijk werd duidelijk , echter, vooral na investeerders hun shirts verloren , dat hij de voordelen van zijn aanpak had overdreven. Sindsdien is het proces van het vloeibaar maken van lucht veel efficiënter gemaakt, en de behoefte aan nieuwe opties voor energieopslag noopte tot een tweede blik.
Het proces van Highview Power is 50 tot 60 procent efficiënt: de vloeibare lucht kan iets meer dan de helft zoveel elektriciteit opleveren als nodig is om het te maken. Batterijen daarentegen kunnen meer dan 90 procent efficiënt zijn. Maar het nieuwe proces kan zijn inefficiëntie compenseren door restwarmte van andere processen te gebruiken (zie Audi maakt brandstof met zonne-energie). Highview heeft aangetoond dat lage temperatuur restwarmte van elektriciteitscentrales of zelfs datacenters kan worden gebruikt om de vloeibare lucht op te warmen. Het systeem kan ook tientallen jaren meegaan, terwijl batterijen doorgaans om de paar jaar moeten worden vervangen. Deze lange levensduur kan helpen om de totale kosten te verlagen.
Verschillende bedrijven ontwikkelen manieren om de efficiëntie van het comprimeren van lucht te verbeteren, wat ook het vloeibaarmakingsproces efficiënter zou kunnen maken (zie LightSail Energy hapert $ 37 miljoen aan financiering en persluchtsysteem kan windenergie ondersteunen). Vloeibare lucht heeft ongeveer vier keer meer energie dan perslucht, en het op grote schaal opslaan ervan neemt minder ruimte in beslag.
Vloeibare lucht kan ook nuttig zijn in auto's en vrachtwagens. Een uitvinder genaamd Peter Dearman heeft een compact systeem gemaakt dat, in plaats van te vertrouwen op grote warmtewisselaars, antivries gebruikt die in de verbrandingskamer van een motor wordt geïnjecteerd om warmte te recyclen die anders verloren zou gaan. Hij bouwde een bouwvallig prototype en liet zien dat het kon een auto aandrijven . Ricardo werkt aan een versie die uiteindelijk op de markt kan worden gebracht.
Vloeibare lucht slaat energie op met ongeveer de dichtheid van nikkel-metaalhydridebatterijen en sommige lithium-ionbatterijen, het soort dat nu in hybride en elektrische auto's wordt gebruikt. Maar het heeft een belangrijk voordeel: het kan veel sneller in een brandstoftank worden gegoten dan een batterij kan worden opgeladen, zegt Andrew Atkins , een senior technoloog bij Ricardo. De motor zou draaien op vloeibare stikstof - in feite vloeibare lucht zonder zuurstof - en zou alleen stikstof uitstoten. De koolstofemissies die met de motor gepaard gaan, zijn afhankelijk van de krachtbron die wordt gebruikt om de stikstof vloeibaar te maken. Ricardo ontwikkelt ook een dieselmotor die is aangevuld met vloeibare stikstof om de efficiëntie met ongeveer 50 procent te verbeteren.