TERMISK ENERGILAGRING
Et nærmere kig på mulighederne
03/05/2024
Behovet for øget afhængighed af vedvarende energi dukker regelmæssigt op, mens vi forsøger at bekæmpe klimaforandringerne. Den seneste aftale fra COP28 satte det tydeligt, idet den krævede en tredobling af kapaciteten af vedvarende energi og en fordobling af forbedringer inden for energieffektivitet inden 2030. Det er en dristig, men nødvendig ambition for at komme i nærheden af at opnå nettonul-mål inden for den nødvendige tidsramme.
Et emne, der ofte overses, er, hvordan man bedst håndterer uforudsigeligheden af vedvarende energiforsyning. Og når det diskuteres, fokuserer det ofte på problemer på et højt niveau, som f.eks. netfordeling og nationale kraftforsyninger. Det kan dog tage op til 15 år, før udvidelser af elektricitetsnet til transmission og distributionsnetværk træder i kraft. Med behovet for øjeblikkelig handling for at begrænse virkningerne af klimaforandringerne er der et presserende behov for at se ud over centraliseret kraftproduktion og hen imod lokaliseret varmeproduktion.
Termisk energilagring (TES) og andre former for langvarig energilagring (LDES) er to lovende veje til at maksimere potentialet i en udviklende situation.
Behovet for at vedtage metoder til TES, mens vi fortsætter rejsen mod en mere bæredygtig fremtid, er klart. Og når teknologier udvikler sig for at imødekomme denne efterspørgsel, er det værd at overveje den bredere indvirkning, disse muligheder måtte have på vores miljø ud over faktorer som kapitalomkostninger, effektivitet og energiudbytte. Her ser vi på to alternativer og overvejer nogle af disse spørgsmål.
LAGRING AF ENERGI TIL VARME: KONVENTIONELLE BATTERIER
I dag er de mest almindelige former for energilagring til varme termisk lagring via sensible og latente varmelagring ved brug af faseændringsmaterialer (PCMer) og termokemisk lagring. Elektrokemiske lagringsmuligheder er opdelt i to kategorier: kondensatorer og batterier. Mens kondensatorer tilbyder højere effektivitet og længere levetid sammenlignet med batterier, bærer de langt mindre ladning pr. enhed pr. masse i sammenligning.
Batterier har også været genstand for meget forskning i deres anvendelse i energilagringssystemer, herunder integration med systemer til vedvarende teknologi.
Lithiumjernfosfatbatterier (LIPB'er) har været genstand for flere undersøgelser, der evaluerer deres anvendelse, f.eks. på vindmølleparker til at lagre energi til brug, når vinden ikke blæser. Deres effektivitet forbedres dramatisk, når mere end et batteri bruges, hvilket tillader komplette opladnings- og afladningscyklusser.
Andre artikler har fokuseret på at forbedre deres effektivitet, f.eks. ved at styre deres driftstemperatur ved hjælp af varmemåtter eller har undersøgt deres indvirkning på miljøet gennem livscyklusvurderinger (LCV'er).
ET NYT ALTERNATIV: STEAMBATTERY
Hos Spirax Sarco har vi sammen med kolleger hos Chromalox udviklet en innovativ form for TES: SteamBattery. Denne lagrer varme genereret af en nedsænket elektrisk varmelegeme som højtrykshedsigt varmt vand i et velisoleret kar.
Når damp er nødvendig fra SteamBattery, tages den fra gasrummet i beholderen og bruges enten direkte som damp eller indirekte gennem en varmeveksler for at forbinde til et "vådt" varmesystem. Den kondenserede damp returneres til beholderen. Når dampen bruges, falder trykket til det punkt, hvor SteamBattery er fuldt afladet.
Den genoplades af den nedsænkede elektriske varmelegeme, som er i stand til at bruge elektricitet fra direkte vedvarende kilder eller fra nettet, når billig vedvarende energi er tilgængelig. Den kan både afgive damp og oplades samtidigt, hvilket giver fleksibilitet i, hvordan den anvendes, og som buffertlager. I stand til at oplade fuldt inden for 8 timer, er den i stand til at gøre det natten over.
OVERVEJELSE AF DEN BREDERE MILJØMÆSSIGE PÅVIRKNING
Ved brug af aktuel litteratur om LIPB'er sammen med vores model og eksisterende studier for SteamBattery, sigtede vi mod at sammenligne den miljømæssige påvirkning af disse to energilagringsløsninger. Der var visse begrænsninger på grund af de grænser, som blev fastsat af LIPB-studierne; især en vugge-til-porttilgang, der hverken overvejer deres transport eller bortskaffelse ved slutningen af deres levetid.
Når systemgrænsen var etableret, kunne en række sammenlignende miljøpåvirkninger vurderes. På grund af forskelle i de anvendte modeller mellem LIPB-studiet og det for SteamBattery fandt vi, at 10 ud af de 18 i LIPB-studiet tilbød en direkte sammenligning.
Drivhusgasser (GHG'er):
Disse er de mest relevante for klimaændringer og måles i kg kuldioxidækvivalenter. Resultaterne viser, at SteamBattery ville udlede 8,58 kg/1000 kWh energi lagret i løbet af dens levetid, hvorimod LIPB'en udledte 16,10/1000 kWh i løbet af dens levetid. Effektivt har SteamBattery halvdelen af CO2-udledningerne fra LIPB'en i løbet af dens anvendelige levetid.
Påvirkning på økosystemer:
Vi undersøgte seks miljøpåvirkningskategorier, herunder dem, der dækker økotoksicitet og eutrofikation i marine og ferskvandsmiljøer, samt forsuring og økotoksicitet i terrestriske miljøer. For både ferskvands- og marine miljøer blev det fundet, at SteamBattery var 95% mindre påvirkende sammenlignet med LIPB'en. Dette blev hovedsageligt forklaret af kathodepladeproduktionsprocessen, der var nødvendig for LIPB'en.
Når man ser på de terrestriske påvirkninger, fremkommer et andet billede. SteamBattery's svovldioxidproduktion var 83% mindre end LIPB'en. Imidlertid var dens dichlorbenzenekvivalent højere end LIPB'en. En nærmere undersøgelse, der overvejede belastningen af begge produkter på tværs af de forskellige miljøkategorier, konkluderede, at dette var et område, hvor der var potentiale for forbedring, snarere end en alvorlig fejl.
 |
Vurderingen fremhævede yderligere SteamBattery's reducerede påvirkning på naturressourcer, såsom fossile brændstoffer og vand. Bemærkelsesværdigt var de højeste miljøbelastninger primært forbundet med LIPB'en, især i marine og ferskvandsekotoksicitet, hvorimod SteamBattery's mest betydningsfulde påvirkning var betydeligt lavere i terrestrisk økotoksicitet.
Da behovet for bæredygtige dampsystemer vokser, er der en klar nødvendighed for at overveje mere end blot at undgå fossile brændstoffer. Jordens modstandsdygtighed og fremtid afhænger af en række andre faktorer, hvor miljømæssige hensyn står højt på listen.
Denne indledende undersøgelse viser, at en mere holistisk undersøgelse af potentielle muligheder altid bør overvejes, før endelige beslutninger træffes.
Kilde:
Borbala Rebeka David, Sean Spencer, Jeremy Miller, Sulaiman Almahmoud, Hussam Jouhara: (Sammenlignende miljømæssig livscyklusvurdering af konventionelt energilagringssystem og innovativt termisk energilagringssystem, 2021)
På vej mod en grønnere fremtid
Læs artiklen, som fortæller hvordan du kan opnå hurtige gevinster fra dit dampsystem.
Vandudlader surveys og -styring
En vandudlader survey gennemgår en lang række udstyr inklusive vandudladere, reguleringsudstyr og kondensatpumper. Hver survey måler dit systems nuværende effektivitet og identificerer forbedringsområder og den potentielle besparelse.
Bæredygtighed
Læs om vores ydelser indenfor optimering af dampsystemer. Vi hjælper jer med at opnå mål for energieffektivitet og bæredygtighed.
Artikel: Den Grønne Industri
Læs artiklen i magasinet "Den Grønne Industri", som er udgivet af Food Supply. Her fortæller Spirax Sarco Danmark om, hvordan vi hjælper store fødevare- og pharmavirksomheder med at optimere deres produktionsprocesser og spare på energien.
E-guide: Gør dit dampsystem så energieffektivt som muligt
Gør dit dampsystem så energieffektivt som muligt med denne simple tjekliste. Vores guide om energieffektivitet viser dig hvad du bør tjekke og hvordan du kan komme i gang.