ساخت بزرگترین باتری شبکه هوای فشرده جهان

به گزارش پایگاه خبری ساتکاب به نقل از برق نیوز، کالیفرنیا قرار است دو مرکز ذخیره انرژی جدید با هوای فشرده را در خود جای دهد که هر کدام ادعای بزرگترین سیستم ذخیره انرژی غیر برق‌آبی جهان را دارند. این نیروگاه‌ها توسط شرکت "هیدرو استور" ساخته خواهند شد، دارای خروجی ۵۰۰ مگاوات بوده و توانایی ذخیره سازی چهار گیگاوات ساعت انرژی را دارند.

همین طور که جهان به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر می‌رود، ذخیره‌سازی آن نیز بسیار مهم‌تر می‌شود. رساندن انتشار کربن به صفر نیاز به چندین فناوری از جمله باتری‌های بزرگ لیتیوم یونی، مخازن پر از نمک ذوب شده یا سیلیکون، آجر‌های حرارتی و ... نیاز دارد.

نیروگاه‌های هیدروالکتریکی یا برق‌آبی حدود ۹۵ درصد از ذخیره انرژی در جهان را از دهه ۱۹۸۰ تاکنون بر عهده دارند، اما مشکل این است که برای ساخت چنین نیروگاهی به نوع خاصی از مکان و مقدار سرسام آوری بتن نیاز دارید که برخلاف هدف رسیدن به انتشار صفر کربن است. همچنین محبوس شدن پوشش گیاهی اطراف سد‌ها زیر آب به انتشار گاز‌های گلخانه‌ای کمک می‌کند.

در عین حال، بزرگترین مگاباتری‌هایی که تاکنون ساخته شده‌اند فقط در محدوده ۲۰۰ مگاوات بر ساعت هستند، هرچند که ساخت تاسیساتی با ظرفیت بیشتر از یک گیگاوات در حال برنامه‌ریزی است.

فناوری دیگری که چندین دهه است مورد استفاده قرار گرفته، "ذخیره انرژی هوای فشرده" (CAES) است که می‌تواند انرژی را در مقیاس شبکه ذخیره کند و قابلیت اطمینان آن با نیروگاه برق‌آبی مشابه است. به عنوان مثال کارخانه مکینتاش که از سال ۱۹۹۱ در آلاباما آغاز به کار کرده است، با ۱۱۰ مگاوات و ۲.۸۶ گیگاوات ساعت هنوز هم یکی از بزرگترین نیروگاه‌های ذخیره انرژی در جهان است.

تاسیسات جدید شرکت "هیدرو استور" اکنون قرار است این عنوان را تصاحب کرده و ظرفیت ذخیره‌سازی تقریباً دو برابری را فراهم کند، چرا که آن‌ها با نسخه به روز شده‌ای از فناوری موسوم به "ذخیره پیشرفته انرژی هوای فشرده" (A-CAES) کار خواهند کرد.

فناوری "A-CAES" برای راه‌اندازی کمپرسور هوا از برق اضافی شبکه یا منابع تجدیدپذیر استفاده می‌کند. هوای فشرده شده پس از آن در یک مخزن بزرگ زیرزمینی ذخیره می‌شود تا زمانی که انرژی مورد نیاز باشد، که در این هنگام آزاد می‌شود و از یک توربین می‌گذرد تا الکتریسیته تولید کند.

این سیستم به جای تخلیه گرمای تولید شده حاصل از فشرده شدن هوا، گرما را گرفته و آن را در یک مخزن ذخیره‌سازی حرارتی جداگانه ذخیره می‌کند، سپس از آن برای گرم کردن هوا هنگام ورود به توربین استفاده می‌کند که باعث افزایش کارایی سیستم می‌شود.

سیستم‌های ذخیره‌سازی هوای فشرده معمولاً کارایی بین ۴۰ تا ۵۲ درصدی را ارائه می‌دهند که این رقم برای این تاسیسات جدید بیشتر از ۶۰ درصد خواهد بود.

این سیستم همچنین از مخزن حلقه بسته (closed-loop) برای نگهداری سیستم در فشار ثابت در حین کار استفاده می‌کند. مخزن ذخیره تا حدی پر از آب می‌شود و با وارد شدن هوای فشرده به داخل آب، مجبور می‌شود آب را به مخزنی جداگانه منتقل کند. بعداً هنگامی که هوا مورد نیاز باشد، آب به درون مخزن ذخیره هوا پمپاژ می‌شود و هوا را به سمت توربین فشار می‌دهد.

یک تاسیسات اروپایی به نام "پروژه RICAS ۲۰۲۰" قرار بود روی یک سیستم مشابه کار کند و گرما را برای استفاده بعدی ذخیره کند، اما این پروژه از سال ۲۰۱۸ مسکوت مانده و هدف عملیاتی شدن خود در سال ۲۰۲۰ را از دست داده است. طراحی مشابه دیگری به نام "CRYOBattery" در انگلیس نیز هوای فشرده شده را به صورت مایع در یک محفظه فوق سرد ذخیره می‌کند و به سرعت آن را گرم می‌کند تا در صورت نیاز به انرژی، دوباره به گاز تبدیل شود.

"هیدرو استور" می‌گوید که این دو سیستم "A-CAES" حداکثر ۱۰ گیگاوات ساعت انرژی ذخیره خواهند کرد. این نوع ذخیره انرژی در مدت زمان گذار به سمت استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار مهم است و عمر این تاسیسات باید بیش از ۵۰ سال باشد.

این طول عمر عالی می‌تواند در مقایسه با نیروگاه‌های مبتنی بر باتری‌های لیتیومی که در حال برنامه‌ریزی و نصب در سراسر جهان هستند، تأثیر قابل توجهی در معادلات هزینه داشته باشد. باتری‌های لیتیومی از نظر پاسخ فوری به تقاضا بهتر خواهند بود و بازدهی آن‌ها در حدود ۹۰ درصد است، اما آن‌ها حتی اگر به طور هوشمند مدیریت شوند هم عمر مشخصی دارند و سلول‌های آن‌ها نیاز به تعویض منظم دارد.

اولین نیروگاه "هیدرو استور" قرار است در روزاموند کالیفرنیا احداث شود و اگر همه چیز طبق برنامه‌ریزی پیش برود، باید در سال ۲۰۲۶ به بهره‌برداری برسد. نیروگاه دوم نیز در کالیفرنیا ساخته خواهد شد، اما هنوز محل دقیق آن اعلام نشده است.