Mezinárodní výzkumná skupina vyvinula FV řízený systém skladování energie z kapalného vzduchu (LAES) pro aplikace v budovách. Simulace naznačují, že by mohla pokrýt 89,72 % poptávky po energii, 51,96 % poptávky po vytápění a 11 % poptávky po chlazení v budovách s FV pohonem.
Výzkumná skupina vedená Sichuan Normal University v Číně vyvinula FV řízený systém LAES pro napájení, chlazení a vytápění v budovách.
Systémy LAES, určené pro aplikace ve velkém měřítku, uchovávají elektřinu ve formě kapalného vzduchu. A nebo dusíku při kryogenních teplotách pod -150 °C. Nabíjejí se pomocí přebytečné elektřiny k pohonu stlačování a zkapalňování vzduchu, skladovaného jako kapalina při teplotách blížících se -196 °C. Kapalný vzduch se při vypouštění ohřívá a stává se stlačeným plynem, který pohání turbínu k výrobě elektřiny.
Vědci uvedli, že systém se má napájet přebytkem fotovoltaické elektřiny a má fungovat ve třech fázích – komprese, zkapalnění a expanze.
„Přebytečná fotovoltaická energie se posílá do jednotky LAES pro kompresi a zkapalnění vzduchu a elektrická energie se přemění na energii vzduchu pro skladování,“ vysvětlili. A poznamenali, že elektřinu ze sítě lze také použít k dobíjení systému, když FV výkon není dostupný. „Když výstupní výkon z fotovoltaického systému nestačí pokrýt poptávku budovy po elektřině, jednotka LAES uvolní uložený kapalný vzduch do procesu expanze, aby přeměnil vzduchovou energii na elektrickou energii.“
Systém se spoléhá na vysokoteplotní nádrž s tepelným olejem, která akumuluje kompresní teplo. To se pak může použít k výrobě studené energie prostřednictvím absorpční chladničky nebo k rekuperaci tepla. To se pak může využít pro část spotřeby tepelné energie budovy.
Systémy LAES uchovávající elektřinu při kryogenních teplotách
,,Nakonec je kapalný vzduch po průchodu kryoturbínou redukován na atmosférický tlak -194,26 °C. A při nízkých teplotách následně uložen v nádrži na kapalný vzduch,“ uvedli akademici. ,,Mezi nimi je nezkapalněný vzduch přiváděn zpět do chladicího boxu, kde se uvolňuje studená energie. A poté se smísí s určitým množstvím okolního vzduchu pro další kolo rekomprese ve vzduchovém kompresoru.“
Výzkumná skupina provedla řadu simulací prostřednictvím softwaru HYSYS. Předpokládaným systémem byla budova vybavená fotovoltaickým systémem o výkonu 411 kW v Jinan, provincie Shandong, Čína.
Zjistili, že systém FV-LAES dokáže ročně vyrobit 523,93 MWh elektřiny, 57,75 GJ studené energie a 119,24 GJ tepelné energie. Systém také vykázal účinnost zpáteční cesty až 67,05 %. Také se zjistilo, že pokryje 89,72 % spotřeby energie budovy, 51,96 % potřeby vytápění a 11 % potřeby chlazení.
„Ekonomické hodnocení ukazuje, že statická doba návratnosti (SPP) a dynamická doba návratnosti (DPP) jsou stabilní na 5,37 roku, respektive 6,45 roku. A to s mírou návratnosti investice (IRR) 17,94 % a návratností investice (ROI) 18,62 %,“ uvedla výzkumná skupina. ,,FV-LAES může snížit spotřebu energie sítě o 523,93 MWh ročně. Což odpovídá snížení emisí CO2 o 359,34 tun.“
Představili tento systém v „Fotovoltaicky řízeném systému skladování energie z kapalného vzduchu pro kombinované chlazení, vytápění a napájení k budovám s nulovou spotřebou energie“. Ten se nedávno publikoval v Energy Conversion and Management.
V březnu výzkumná skupina zveřejnila studii představující technicko-ekonomickou analýzu navrhovaného systému. Doba návratnosti investice by mohla být do 10 let.
„Navrhované schéma FV-LAES je ekonomicky proveditelné z hlediska životního cyklu a může potenciálně realizovat flexibilní energetickou interakci s místními obnovitelnými zdroji pro dosažení integrovaného nízkouhlíkového systému výroby a skladování energie,“ uvedli tehdy vědci.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
