Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage - Balmorel

More documents

Recommendations

Info

Kompressorerne tryksætter luften, der herved varmes op. Exergien i luften trækkes ud for at sænke temperaturen inden, luften ledes ned i lageret. Dette gøres i varmevekslerne, der overfører exergi fra luften til et andet medie. En stor del af exergitabet ligger i kølingen af luft med omgivelserne. Det er derfor naturligt, at et anlæg bør kobles til fjernvarmenettet, hvis dette er muligt. Salg af fjernvarme vil have en vigtig påvirkning af driftsøkonomien for CAES-anlægget. Koblingen med fjernvarmenettet kan også medføre en bedre energiudnyttelse af kraftvarmeværkerne. Hvis efterspørgslen på varme er høj, men efterspørgslen på el ikke følger med, kan man vælge at øge elproduktionen og sænke varmeproduktionen på værket. Det bør give en bedre energiudnyttelse af værket. Der mangler nu noget varmeproduktion, men der er overskud af elproduktion. Den overskudne el kan bruges til at lagre luft i CAES-anlægget og der bliver dermed produceret den manglende varme. Et “spildprodukt” heraf vil være oplagring af trykluft. Dette scenarie vil umiddelbart have sine fordele om natten i de kolde tider, hvor elektricitetsbehovet er lavt og varmebehovet er nogenlunde som i dagtimerne. Kompressionstrinnet i et CAES-anlæg er derfor som et elvarmeanlæg. 5.4.2 Trykluftslageret I kavernen er der flere parametre der sætter begrænsninger for udnyttelse af pladsen og påvirker andre komponenter. Når kavernen tidligere er beskrevet som enten værende “tom” eller “fuld” er det pga. trykbegrænsninger i kavernen. Idet kavernen ligger langt nede under jordoverfladen, vil et højt tryk være nødvendigt for at undgå kollaps. Kavernen er derfor ikke som sådan tom, men det er ikke muligt at udnytte det resterende tryksatte luft. Minimumstrykket i kavernen er, som tidligere nævnt, 43 bar for Huntorf-CAES og 45 bar for McIntosh-CAES. Der er ikke store exergimæssige tab ved at have dette minimumstryk, eftersom det antages at luften ikke taber tryk. Der er et tryktab i forbindelse med lagringen, men den antages at være negligibel. Denne mængde skal derfor naturligvis ikke tryksættes igen ved en ny kompression. Der vil dog, i forbindelse med at kavernen indeholder en del luft der ikke udnyttes, være en ekstraudgift til konstruktionen af lageret, der dermed skal laves større, end hvis al luften i lageret kunne udnyttes. Trykket i et fyldt lager kan være meget højt. Eksempelvis er trykket i naturgaslageret i Lille Torup omkring 160-230 bar [3b]. Ulempen ved at komprimere luften til høje tryk, er at trykluften drøvles, inden det ledes gennem turbinen og det vil medføre store exergitab. Fordelen ved høje tryk er, at et mindre kavernevolumen er nødvendigt. Hvis en udskyllet salthorst er brugt som lager, er det nødvendigt at reducere luftens temperatur. Smeltepunktet for salt er omkring 800 °C og der er derfor en risiko for, at saltet smelter eller deformerer, hvis der ikke bliver fjernet noget energi fra luften, inden denne ledes ind i kavernen. Som tidligere nævnt vil det lede til store exergitab, hvis luftens høje temperatur ikke udnyttes, hvilket giver en anden god grund til at reducere luftens temperatur inden lagring. Anlægget i Huntorf har to kaverner. Fordelen ved to små kaverner i stedet for en stor er blandt andet, at kun halvdelen af anlægget er ude af drift i tilfælde af problemer med en kaverne og ligeledes ved revision/vedligeholdelse af anlægget. Anlægget vil 14
kunne, med en kaverne ude af drift, køre med samme last som normalt. Mindre kavernekapacitet vil kun medføre en reduktion af drifttiden. Det vil dog stadig gøre anlægget mere driftsikkert. Da ekspansionstrinnet bruger naturgas til opvarming, udledes eksempelvis CO2 og NOx. Et adiabatisk lager kan derfor have en miljømæssig fordel, idet der ikke tilføres noget varme udefra og heller ikke trækkes noget ud af anlægget. Det vil derfor være et rent el-til-el anlæg. Det adiabatiske lager vil desværre ikke være helt adiabatisk. Der vil være en risiko for store exergitab, hvis der går for lang tid mellem op- og aflagring, og temperaturen af varmelageret vil dermed falde. Hvor meget af energien der går tabt er afhængigt af varmelagerets type og den tid varmen skal opbevares. Opholdstiden i lageret vil variere meget, og vil afhænge af driftmetoden. Hvis anlægget drives kommercielt, vil det sandsynligvis ikke være i drift i hvert døgn. Det vil i stedet kun være i drift når der kan tjenes penge på det. Der kan således gå flere dage mellem lageret fyldes til det igen tømmes. Umiddelbart må det være nødvendigt også at have mulighed for at hæve temperaturen på anden måde. En brænder kunne være en vigtig ekstra komponent i dette system for at hæve temperaturen yderligere efter varmelageret i tilfælde af at lageret har mistet for meget energi og dermed ikke kan opvarme luften nok. Hvis anlægget drives af Energinet.dk for at stabilisere elnettet, vil det muligvis være i drift så godt som hver dag og der vil derfor være bedre udnyttelse af metoden. Betegnelsen stabilisering bruges her som regulering af elproduktionen fra vindmøller, der varierer meget. Lageret kan derfor aftage dele af den ujævne produktion eller bidrage til denne. Størrelsen af lageret vil være op til en økonomisk overvejelse. På den ene side står udgiften til lageret. På den anden side står udgiften til kompressionen. Da trykket reduceres inden ekspansionstrinnet, tabes en del exergi ved at komprimere til høje tryk. Lagerets størrelse bestemmes til dels også af den installerede effekt af kompressions- og ekspansionstrinnene. Systemet skal som helhed passe sammen. Hvis op- og afladningstiden er for lang, er lageret ikke stort nok. Omvendt skal lageret heller ikke begrænse produktionen for meget. 5.4.3 Ekspansionstrinnet Den sidste del af anlægget er ekspansionstrinnet. Når lageret tømmes, bliver luften drøvlet til et lavere tryk. Det sker for, at turbinerne får konstant trykforhold. Når luft ekspanderer falder temperaturen. Da lagertemperaturen allerede er relativ lav er det nødvendigt at tilføre varme til luften, inden denne sendes gennem turbinerne. En høj lufttemperatur vil både medføre, at luften ikke falder til under frysepunktet, men vil også give en højere exergiudnyttelse af anlægget. For at redde en del af overskudsvarmen fra udløbstemperaturen, kan der placeres en rekuperator efter sidste turbine. Denne vil bruge exergien i luften til at opvarme luften fra kavernen, inden den ledes gennem første brænder. Efter rekuperatoren kan dele af den resterende exergi udnyttes til fjernvarme. Opvarmningen af luften inden turbinerne sker i de allerede eksisterende anlæg ved at brænde naturgas af. Fordelen ved en høj brændertemperatur – indløbstemperatur til turbinen – er, at der bliver produceret mere elektricitet på turbinerne fra samme trykluft. Hvis anlægget skal drives kommercielt, kunne en høj elproduktion være at 15
Page 1: Systemanalyse af Compressed Air Ene
Page 5: Resume I fremtiden skal en større
Page 9: Nomenklatur A Annuitet c Specifik
Page 12 and 13: 9.2.9 Udskiftning af eksisterende K
Page 14 and 15: 2. Problemformulering Udgangspunkte
Page 16 and 17: potentielle lokaliteter til CO2-lag
Page 18 and 19: Ud af de timer, i 2007, hvor elpris
Page 20 and 21: 5.1 Huntorf Som nævnt i forrige af
Page 22 and 23: I de følgende afsnit beskrives for
Page 26 and 27: foretrække, idet der skal spilles
Page 28 and 29: for højt, da det kan ødelægge ka
Page 30 and 31: et trykforhold over turbinen på 50
Page 32 and 33: 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40
Page 34 and 35: 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0
Page 36 and 37: 7. Balmorel 7.1 Introduktion Balmor
Page 38 and 39: P [kW per kg/s] 700 600 500 400 300
Page 40 and 41: 7.3.2 Scenarie 2 Kompresionstrinnet
Page 42 and 43: Systemernes udetid er en integreret
Page 44 and 45: Bortfalder CO2-afgiften helt fra en
Page 46 and 47: Første og sidste dag i ugen er and
Page 48 and 49: 9.2.1 Varmeområde Varmeprisen i om
Page 50 and 51: 9.2.3 Implementering i område 3 og
Page 52 and 53: Den installerede effekt af anlægge
Page 54 and 55: Da en udnyttelse af det allerede in
Page 56 and 57: 10.1.1 Generel produktion Det ses a
Page 58 and 59: 10.2.3 Installeret effekt Anlægget
Page 60 and 61: som før. Købs- og salgspriserne p
Page 62 and 63: Årlig produktion [GWh/år] Uden pa
Page 64 and 65: 13. Matlabmodel af CAES-anlæggenes
Page 66 and 67: Den installerede effekt på kompres
Page 68 and 69: men i stedet som en kombination af
Page 70 and 71: andet lige, blive påvirket, hvis p
Page 72 and 73: Balmorel kunne få elpriser med lig
Page 74 and 75:
15. Bæredygtig fremtid Danmark har
Page 76 and 77:
producenter som vind- og vandkraft.
Page 78 and 79:
18. Kildehenvisninger [1] “Aftale
Page 80 and 81:
19. Bilag 70
Page 82 and 83:
Bilag II - Nomenklatur for komponen
Page 84 and 85:
mængde luft i lageret og minimumsm
Page 86 and 87:
Bilag IV - Parameterkilder I tabell
Page 88 and 89:
Bilag VI - Anlægsdata Scenarie 1-a
Page 90 and 91:
Bilag VII - Økonomi Scenarie 1 (11
show all

Systemanalyse af Compressed Air Energy Storage - Balmorel

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?