Kombination von schwimmender PV mit Druckluft-Energiespeicherung

Forscher aus Ägypten und Großbritannien haben ein neues Schwimmsystem entwickeltPV-AnlageKonzept, das Druckluft zur Energiespeicherung nutzt. Das System hat einen Hin- und Rückwirkungsgrad von 34,1 % und eine Energieeffizienz von 41 %.

Wissenschaftler der Port Said University in Ägypten und der University of Strathclyde im Vereinigten Königreich haben vorgeschlagen, Druckluftspeicher (CAES) mit schwimmender Photovoltaik durch eine neuartige Energiemanagementstrategie zu kombinieren.

„Um die Unterbrechungs- und Verfügbarkeitsprobleme der Solarenergie zu überwinden, ist das vorgeschlagene schwimmende PV-System mit einem umweltfreundlichen Hybrid-Druckluft-Energiespeichersystem ausgestattet, das durch eine neuartige Energiemanagementstrategie gesteuert wird, um den Leistungsfluss zwischen den Systemkomponenten effizient zu verwalten, ohne den zulässigen Wert zu überschreiten Betriebsgrenzen für einen sicheren Betrieb“, sagte der Hauptautor der Studie, Erkan Oterkus, gegenüber pv magazine. „Diese Steuerungsstrategie soll sicherstellen, dass die Lastanforderungen erfüllt werden und selbst die minderwertige PV-Stromproduktion genutzt wird, wodurch jegliche Stromverschwendung reduziert und die Systemeffizienz verbessert wird.“

Im vorgeschlagenen Konzept folgt die Energiemanagementstrategie dem deterministischen regelbasierten Ansatz, der die Regeln mithilfe einer Kraftstoffverbrauchs- oder Emissionskarte des jeweiligen Systems bestimmt. „Dieser Ansatz nutzt menschliches Fachwissen, Intuition, Heuristik und mathematische Modelle, um eine Reihe vorgegebener Regeln zu generieren, die den Betrieb der Systemkomponenten steuern“, betonte die Gruppe. „Diese Regeln sind interpretierbar und können für eine bessere Leistung verschiedener Betriebsszenarien mit geringem Rechenaufwand angepasst werden.“

Der 5-kW-Prototyp nutzt teilweise schwimmende PV-Module, die in ständigem direkten Kontakt mit dem umgebenden Wasser stehen, was für eine effiziente und freie Kühlung sorgt und die Effizienz der PV-Module aufgrund des thermischen Gleichgewichts mit dem umgebenden Wasser verbessert. Die schwimmende Plattform diente zur Unterstützung derPV-Anlageist in der Lage, das Sonnenlicht automatisch zu verfolgen, um mehr Solarenergie zu erzeugen, und das Eintauchverhältnis zu ändern, indem es den Tiefgang der Plattform und den Neigungswinkel der PV-Module anpasst, um deren Kühlung zu steuern, sie von angesammeltem Staub zu reinigen oder die PV-Module vollständig einzutauchen, um Schäden zu vermeiden bei extremen Wetterbedingungen.

Das Speichersystem wird als adiabatisches CAES-System mit integrierter thermischer Energiespeicherung (TES) beschrieben. Es besteht aus vier unkompensierten Luftstahltanks, die an den Ecken der schwimmenden Plattform platziert sind. „Vor der Luftspeicherung wird die heiße Druckluft im Wärmetauscher abgekühlt“, erklären die Forscher. „Immer wenn der erzeugte PV-Strom niedriger oder höher ist als die von den Luftkompressoren benötigte Leistung, wird vorgeschlagen, diesen Strom in Form von Wärme in einem TES zu speichern.“

Außerdem ist ein Warmwasserspeicher mit einem Wärmetauscher integriert, um die Temperatur der Druckluft vor ihrer Expansion zu erhöhen. Die Druckluft wird abgelassen und durch den Warmwasserspeicher erwärmt, bevor sie im Expander expandiert, um mithilfe des Generators Strom zu regenerieren.

Durch eine Reihe von Simulationen stellte das Forschungsteam fest, dass das System einen Round-Trip-Wirkungsgrad von 34,1 % und eine Energieeffizienz von 41 % aufweist, wobei die stärkste Systemleistung zwischen Dezember und Januar beobachtet wurde. „Im Vergleich zu herkömmlichen CAES-Systemen führt das vorgeschlagene hybride CAES-System zu einer jährlichen Kraftstoffeinsparung von 126,4 % Erdgas“, betonten die Wissenschaftler. „Diese Kraftstoffeinsparung wird auch zu einem wirtschaftlichen Vorteil führen, da die Betriebskosten des Systems um 27.690 US-Dollar pro Jahr an Kraftstoffkosten gesenkt werden.“

Sie stellten außerdem fest, dass die Energie- und Exergieeffizienz des Systems erheblich durch die Effizienz einzelner Komponenten beeinflusst werden kann, die ihrer Meinung nach bei Off-Design- und Teillastbetriebsbedingungen abnehmen kann.

Das System wurde in „Hybrides Druckluft-Energiespeichersystem und Steuerungsstrategie für eine teilweise schwimmende Photovoltaikanlage“ beschrieben, veröffentlicht in Energy.

Bei Egret Solar sind wir begeistert vom Potenzial der Kombination schwimmender Photovoltaik (PV)-Systeme mit Druckluftspeicher (CAES). Dieser innovative Ansatz ist vielversprechend für die Bewältigung einiger der wichtigsten Herausforderungen, denen sich die Branche der erneuerbaren Energien heute gegenübersieht, wie Energiespeicherung, Netzstabilität und effiziente Raumnutzung. Egret Solar ist begeistert vom langfristigen Potenzial der Kombination von schwimmender PV-Anlage mit Druckluft-Energiespeicherung. Diese Kombination stellt eine hochmoderne Lösung dar, die einige der dringendsten Herausforderungen in der Branche der erneuerbaren Energien angeht und gleichzeitig eine grünere, nachhaltigere Zukunft fördert.