كيف يمكن استخدام الحرارة لتخزين الطاقة المتجددة

كيف يمكن استخدام الحرارة لتخزين الطاقة المتجددة كيف يمكننا تخزين الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة؟ بيني (أنا فارغ) / فليكر, CC BY

تأثير الوقود الأحفوري على الطوارئ المناخ يقود دفعة دولية لاستخدام مصادر منخفضة الكربون للطاقة. في الوقت الحالي ، فإن أفضل الخيارات لإنتاج طاقة منخفضة الكربون على نطاق واسع هي طاقة الرياح والطاقة الشمسية. ولكن على الرغم من التحسينات على مدى السنوات القليلة الماضية لكلاهما أداء و كلفلا تزال هناك مشكلة كبيرة: الريح لا تهب دائمًا والشمس لا تشرق دائمًا. شبكة الكهرباء التي تعتمد على هذه المصادر المتقلبة تكافح من أجل المطابقة المستمرة العرض والطلب، والطاقة المتجددة جدا يذهب في بعض الأحيان إلى الهدر لأنه لا ينتج عند الحاجة.

أحد الحلول الرئيسية لهذه المشكلة هو على نطاق واسع تقنيات تخزين الكهرباء. هذه تعمل عن طريق تجميع الكهرباء عندما يتجاوز العرض الطلب ، ثم إطلاقه عندما يحدث العكس. ومع ذلك ، مشكلة واحدة مع هذه الطريقة هو أنها تنطوي كميات هائلة من الكهرباء.

تقنيات التخزين الحالية مثل البطاريات لن تكون جيدة لهذا النوع من العمليات ، بسبب تكلفة عالية لكل وحدة طاقة. حاليا، أكثر من 99٪ تخزين الكهرباء على نطاق واسع من قبل سدود هيدرو ضخيةالتي تنقل الماء بين خزانين عبر مضخة أو توربين لتخزين أو إنتاج الطاقة. ومع ذلك ، هناك حدود لمقدار الطاقة المائية التي يتم ضخها بسبب متطلباتها الجغرافية.

أحد الخيارات الواعدة للتخزين هو تخزين الكهرباء بالحرارة. هذه التكنولوجيا الجديدة نسبيا موجودة حول حوالي عشر سنوات، ويجري حاليا اختبارها في النباتات التجريبية.

كيف يمكن استخدام الحرارة لتخزين الطاقة المتجددة يحدث تحويل الكهرباء إلى التدفئة في الدائرة المركزية ، ثم يتم تخزينها في خزانات ساخنة وباردة. باو فارس أنتونيز, مؤلف المنصوص

تخزين الكهرباء الحرارية المضخة يعمل عن طريق تحويل الكهرباء إلى حرارة باستخدام مضخة حرارية واسعة النطاق. ثم يتم تخزين هذه الحرارة في مادة ساخنة ، مثل الماء أو الحصى ، داخل خزان معزول. عند الحاجة ، يتم إعادة الحرارة مرة أخرى إلى كهرباء باستخدام أ محرك حراري. تتم هذه التحويلات الطاقة مع دورات الديناميكا الحرارية، نفس المبادئ المادية المستخدمة لتشغيل الثلاجات ومحركات السيارات أو محطات توليد الطاقة الحرارية.

التكنولوجيا المعروفة

تخزين الكهرباء الحرارية المضخة له العديد من المزايا. تعتمد عمليات التحويل في الغالب على التكنولوجيا والمكونات التقليدية (مثل المبادلات الحرارية, الضواغط, توربينات، والمولدات الكهربائية) التي تستخدم بالفعل على نطاق واسع في صناعات الطاقة والمعالجة. سيؤدي ذلك إلى تقصير الوقت اللازم لتصميم وبناء تخزين الكهرباء الحرارية المضخّة ، حتى على نطاق واسع.

يمكن ملء خزانات التخزين بمواد وفيرة وغير مكلفة مثل الحصى أو الأملاح المنصهرة أو الماء. و، على عكس البطاريات، هذه المواد لا تشكل أي تهديد للبيئة. لقد تم استخدام خزانات الملح المنصهرة الكبيرة بنجاح لسنوات عديدة في محطات الطاقة الشمسية المركزة ، وهي تقنية طاقة متجددة شهدت النمو السريع خلال العقد الماضي. تشترك الطاقة الشمسية المركزة وتخزين الكهرباء الحرارية المضخوخ في العديد من أوجه التشابه ، ولكن بينما تنتج محطات الطاقة الشمسية المركزة الطاقة عن طريق تخزين ضوء الشمس كحرارة (ثم تحويلها إلى كهرباء) ، تخزن محطات تخزين الكهرباء الحرارية المضخعة الكهرباء التي قد تأتي من أي مصدر - الطاقة الشمسية ، الرياح أو حتى الطاقة النووية ، من بين أمور أخرى.

كيف يمكن استخدام الحرارة لتخزين الطاقة المتجددة محطة للطاقة الشمسية المركزة. مختبر الطاقة المتجددة الوطني, CC BY-NC-ND

سهلة النشر والمدمجة

يمكن تركيب محطات تخزين الكهرباء الحرارية المضخة في أي مكان ، بغض النظر عن الجغرافيا. يمكن أيضًا زيادتها بسهولة لتلبية احتياجات التخزين الخاصة بالشبكة. أشكال أخرى من تخزين الطاقة بالجملة محدودة من حيث يمكن تثبيتها. على سبيل المثال ، يتطلب تخزين الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها الجبال والوديان حيث يمكن بناء خزانات مياه كبيرة. تخزين طاقة الهواء المضغوط يعتمد على الكهوف الجوفية الكبيرة.

تخزين الكهرباء الحرارية المضخة لديه كثافة طاقة أعلى من السدود المائية التي يتم ضخها (يمكن تخزين المزيد من الطاقة في حجم معين). فمثلا، عشرة مرات يمكن استرداد المزيد من الكهرباء من 1 كجم من المياه المخزنة عند 100 درجة مئوية ، مقارنة مع 1 كجم من المياه المخزنة على ارتفاع 500 متر في محطة ضخ مائية. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى مساحة أقل لكمية معينة من الطاقة المخزنة ، وبالتالي فإن البصمة البيئية للمصنع أصغر.

كيف يمكن استخدام الحرارة لتخزين الطاقة المتجددة خزانات الملح المنصهرة لتخزين الطاقة الحرارية في محطة للطاقة الشمسية المركزة. أبينجوا

حياة طويلة

مكونات تخزين الكهرباء الحرارية المضخّة تدوم عادة لعقود. من ناحية أخرى ، تتحلل البطاريات بمرور الوقت وتحتاج إلى استبدالها كل بضع سنوات - عادةً ما تكون معظم بطاريات السيارات الكهربائية مضمونة فقط حوالي خمس إلى ثماني سنوات.

ومع ذلك ، على الرغم من أن هناك العديد من الأشياء التي تجعل تخزين الكهرباء الحرارية المضخّة مناسبًا تمامًا للتخزين على نطاق واسع للطاقة المتجددة ، إلا أن لها سلبيات. من المحتمل أن يكون العيب الأكبر هو كفاءتها المتواضعة نسبيًا - بمعنى مقدار الكهرباء التي يتم إرجاعها أثناء التفريغ ، مقارنةً بالمبلغ الذي تم وضعه أثناء الشحن. تهدف معظم أنظمة تخزين الكهرباء الحرارية التي يتم ضخها إلى كفاءة 50-70 ٪، مقارنة ب 80-90 ٪ لبطاريات الليثيوم أيون or 70-85 ٪ لتخزين ضخ المائية.

لكن ما يهم أكثر هو التكلفة: فكلما انخفض ، يمكن للمجتمع الأسرع التحرك نحو مستقبل منخفض الكربون. تخزين الكهرباء الحرارية المضخة من المتوقع أن تكون قادرة على المنافسة مع تقنيات التخزين الأخرى - على الرغم من أن هذا لن يكون معروفًا بالتأكيد حتى تنضج التكنولوجيا ويتم تسويقها بالكامل. كما هي ، عدة المنظمات لديك بالفعل عامل, نماذج العالم الحقيقي. كلما أسرعنا في اختبار وبدء نشر تخزين الكهرباء الحرارية المضخّة ، كلما استطعنا استخدامه للمساعدة في الانتقال إلى نظام طاقة منخفض الكربون.المحادثة

نبذة عن الكاتب

أنطوان كوين ، مرشح دكتوراه في تخزين الطاقة الحرارية المضخّة ، جامعة كامبريدج وباو فارس أنتونيس ، باحث ما بعد الدكتوراه في تخزين الطاقة ، جامعة كامبريدج

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةرمز youtubeرمز الانستغرامرمز pintrestأيقونة آر إس إس

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

أحدث الفيديوهات

بدأت الهجرة المناخية الكبرى
بدأت الهجرة المناخية الكبرى
by معلن
تجبر أزمة المناخ الآلاف حول العالم على الفرار حيث أصبحت منازلهم غير صالحة للسكن بشكل متزايد.
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
ظلت الأرض صالحة للسكنى لمليارات السنين - بالضبط ما مدى حظنا؟
by توبي تيريل
استغرق التطور 3 أو 4 بلايين سنة لإنتاج الإنسان العاقل Homo sapiens. إذا كان المناخ قد فشل مرة واحدة فقط في ذلك ...
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
كيف يمكن لرسم خرائط الطقس قبل 12,000 عام أن يساعد في التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل
by برايس ريا
تميزت نهاية العصر الجليدي الأخير ، منذ حوالي 12,000 عام ، بمرحلة باردة نهائية تسمى أصغر درياس. ...
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
من المقرر أن ينخفض ​​بحر قزوين بمقدار 9 أمتار أو أكثر هذا القرن
by فرانك ويسلينج وماتيو لاتوادا
تخيل أنك على الساحل وتطل على البحر. أمامك 100 متر من الرمال القاحلة التي تبدو وكأنها ...
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
كانت كوكب الزهرة شبيهة بالأرض مرة أخرى ، لكن تغير المناخ جعلها غير صالحة للسكن
by ريتشارد ارنست
يمكننا تعلم الكثير عن تغير المناخ من كوكب الزهرة ، كوكبنا الشقيق. تبلغ درجة حرارة سطح الزهرة حاليًا ...
خمسة معتقدات مناخية: دورة مكثفة في التضليل المناخي
المعتقدات المناخية الخمسة: دورة مكثفة في التضليل المناخي
by جون كوك
هذا الفيديو عبارة عن دورة تدريبية مكثفة في المعلومات الخاطئة عن المناخ ، ويلخص الحجج الرئيسية المستخدمة للتشكيك في الواقع ...
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
لم يكن القطب الشمالي دافئًا على هذا النحو لمدة 3 ملايين عام وهذا يعني تغييرات كبيرة للكوكب
by جولي بريغهام جريت وستيف بيتش
في كل عام ، يتقلص الغطاء الجليدي البحري في المحيط المتجمد الشمالي إلى نقطة منخفضة في منتصف سبتمبر. هذا العام يقيس 1.44 فقط ...

أحدث المقالات

الطاقة الخضراء 2 3
أربع فرص للهيدروجين الأخضر للغرب الأوسط
by كريستيان تاي
لتجنب أزمة المناخ ، سيحتاج الغرب الأوسط ، مثل بقية البلاد ، إلى إزالة الكربون من اقتصادها بالكامل عن طريق ...
ug83qrfw
حاجز رئيسي أمام طلب الاستجابة يحتاج إلى إنهاء
by جون مور على الأرض
إذا فعل المنظمون الفيدراليون الشيء الصحيح ، فقد يتمكن عملاء الكهرباء في الغرب الأوسط قريبًا من كسب المال بينما ...
الأشجار للزراعة من أجل المناخ 2
ازرع هذه الأشجار لتحسين حياة المدينة
by مايك وليامز رايس
توصلت دراسة جديدة إلى أن أشجار البلوط الحية والجميز الأمريكي أبطال من بين 17 "شجرة خارقة" من شأنها أن تساعد في جعل المدن ...
قاع البحر الشمالي
لماذا يجب أن نفهم جيولوجيا قاع البحار لتسخير الرياح
by ناتاشا بارلو ، أستاذ مشارك في التغيير البيئي الرباعي ، جامعة ليدز
بالنسبة إلى أي بلد ينعم بسهولة الوصول إلى بحر الشمال الضحل والرياح ، ستكون الرياح البحرية مفتاحًا للالتقاء بشبكة ...
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
3 دروس حرائق الغابات لمدن الغابات بينما دمر ديكسي فاير مدينة جرينفيل التاريخية ، كاليفورنيا
by بارت جونسون ، أستاذ هندسة المناظر الطبيعية ، جامعة أوريغون
اجتاح حريق هائل في غابة جبلية حارة وجافة مدينة جولد راش في جرينفيل ، كاليفورنيا ، في 4 أغسطس ، ...
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
يمكن للصين تحقيق أهداف الطاقة والمناخ التي تحد من طاقة الفحم
by ألفين لين
في قمة المناخ للزعيم في أبريل ، تعهد شي جين بينغ بأن الصين "ستسيطر بصرامة على الطاقة التي تعمل بالفحم ...
المياه الزرقاء محاطة بالعشب الأبيض الميت
خريطة تتتبع 30 عامًا من الذوبان الشديد للثلوج في جميع أنحاء الولايات المتحدة
by ميكايلا ميس أريزونا
توضح خريطة جديدة لأحداث ذوبان الجليد الشديد على مدى الثلاثين عامًا الماضية العمليات التي تؤدي إلى الذوبان السريع.
طائرة تسقط مثبطات حريق حمراء على حريق غابة بينما ينظر رجال الإطفاء المتوقفون على طول الطريق إلى السماء البرتقالية
يتوقع النموذج اندلاع حرائق الغابات لمدة 10 سنوات ، ثم انخفاض تدريجي
by هانا هيكي يو. واشنطن
تتنبأ نظرة على مستقبل حرائق الغابات على المدى الطويل بحدوث انفجار أولي لنشاط حرائق الغابات لمدة عقد تقريبًا ، ...

 احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

مجلة أسبوعية يوميا الإلهام

مواقف جديدة - إمكانيات جديدة

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf سوق
حقوق التأليف والنشر © 1985 - 2021 إينيرسيلف المنشورات. كل الحقوق محفوظة.