Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Răspunsul COMOTI la provocările industriei energetice: Tehnologie inovativă de stocare a energiei prin utilizarea de compresoare și expandere cu șurub

20 Martie 2019



Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare COMOTI, cu preocupări majore în rezolvarea provocărilor din industria energetică a Romaniei, a participat la o competiție pentru Programul Operațional Competitivitate (POC), organizată de Autoritatea Națională pentru Cercetare Științifică și Inovare în numele și pentru Ministerul Fondurilor Europene (MFE), cu un proiect dedicat soluționării stocării de energie, denumit: Tehnologie inovativă de stocare a energiei in sistem CAES prin utilizarea de compresoare și expandere cu șurub.

Proiectul propune realizarea unei stații demonstrative de stocare de energie care să evidențieze creșterea performanței sistemului energetic prin introducerea stocării de energie în forma CAES (Compressed Air Energy Storage). În figura 1 este prezentată schematic înstalația de stocare demonstrativă care utilizează echipamente concepute și executate în cadrul institutului.



Un echipament de comprimare al aerului, compresor cu șurub, este pus în funcţiune în intervalele orare în care consumul energetic şi preţul kilowatului de energie este redus. Aerul comprimat este stocat într-un mediu izolat termic în vederea recuperării unei părţi din căldura de proces. Mediul de stocare al aerului comprimat poate fi constituit din vase sub presiune, zăcăminte de gaze sărăcite sau mine de cărbune sau de sare epuizate sau în conservare.
În intervale orare în care cererea de energie electrică este mare, iar preţul energiei este mai ridicat, porneşte echipamentul „expander cu şurub” care antrenează un generator electric.
Comprimarea aerului se face cu pierdere energetică mare din cauza pierderilor de energie acumulate de aerul comprimat încălzit în procesul de comprimare. Pentru a recupera o parte din această căldură de proces se utilizează diverse soluții constructive care în final dictează eficiența balanței energetice a stației de stocare a energiei. De cele mai multe ori soluțiile de recuperare a energiei sunt stabilite în funcție de locul pe care-l ocupă stația de stocare într-un flux de producere a energiei electrice: se aleg anumite soluții de recuperare a căldurii de proces dacă stația de stocare este amplasată într-o zonă descentralizată și alte soluții de recuperare dacă, de exemplu, stația de stocare este amplasată în vecinătatea unei centrale termice, de cogenerare, etc. În funcție de soluțiile de recuperare ale căldurii de proces, eficiența energetică a unei stații de stocare a energiei poate să varieze între 41%-75%.
Desigur, și echipamentele de comprimare și de destindere ale aerului sunt esențiale în balanța energetică. Tehnologia inovativă de stocare a energiei în sistem CAES propusă de COMOTI constă în utilizarea echipamentelor de comprimare, destindere și generare a energiei electrice cu randamente ridicate, iar pentru recuperarea căldurii de proces propune utilizarea mai multor trepte de recuperare a acesteia în diferite faze ale ale procesului tehnologic. Modelul demonstrativ propus dorește să demonstreze că soluția de stocare de energie în sistem CAES este o soluție fezabilă și eficientă pentru recuperarea energiei produsă în exces de fermele de turbine eoliene și de panouri fotovoltaice și în anumite situații pot aduce beneficii economice prin jocul prețului de producere a energiei și a celui de livrare.
Pentru a reuși să demonstreze cât mai elocvent avantajele pe care le aduc stațiile de stocare ale energiei, modelul demonstrativ a fost proiectat astfel încât stația de stocare să poată fi montată în apropierea surselor de energie regenerabilă sau în incinta unor intreprinderi mari consumatoare de energie electrică. Modelul demonstrativ de stație de stocare, cu acronimul ROCAES, este o stație de stocare a energiei de dimensiuni relativ mici, destinată fermelor de turbine eoliene sau a celor cu panouri fotovoltaice care deservesc zone racordate la rețeaua SEN sau care sunt amplasate în zone izolate (insularizate). Puterea maximă generată la ax este 250 KVA. Disponibilitatea stației este însă limitată de volumul redus al vasului de stocare care implică costuri ridicate și care în această fază de dezvoltare a proiectului nu se justifică, ținta proiectului fiind demonstrarea fezabilității soluției de stocare în sistem CAES, varianta elaborată de COMOTI.
Stația de stocare ROCAES în curs de realizare (faza de montare și testare a echipamentelor) este prezentată în figura 2. Componentele majore ale stației sunt:
• echipamentul de comprimare al aerului, utilizând un compresor cu șurub din clasa „High pressure”, conceput, realizat și testat de INCD Turbomotoare COMOTI;
• vas de stocare al aerului cu un volum de 70 m3 la o presiune de 35 bar, izolat termic pentru a recupera cădura de proces provenită de aerul comprimat;
• echipament tip „expander”, produs conceput, testat și brevetat de institut;
• modul de recuperare a căldurii de proces provenită de la uleiul cald din instalația de ungere și injecție a compresorului cu șurub;



Echipamentul de automatică și monitorizare a stației ROCAES, al cărui detaliu se poate vedea de asemenea în figura 2.
Locul de amplasare al modelului demonstrativ, ROCAES, va fi S.C. POPEȘTI S.A. din Craiova, într-o zonă de montaj a echipamentelor tehnologice. Stația de stocare va fi racordată la consumatorii proprii ai intreprinderii. În timpul zilei compresorul elicoidal va fi utilizat ca sursă de aer comprimat pentru procesul de producție al combinatului, aerul va fi comprimat și stocat în vasul în care va fi utilizat și ca vas tampon în procesul de producție. Avantajul acestei amplasări a stației de stocare constă tocmai în utilizarea aerului comprimat, fie în procesul de producție, fie în generarea de curent electric atunci există un vârf de sarcină sau o defecțiune de alimentare cu curent electric, fapt ce poate aduce mari prejudicii unor procese tehnologice care se desfășoară în flux continuu. Eficiența modelului demonstrativ crește și în perioada de testare a echipamentelor, dar și pe perioada de exploatare a stației.
Este de așteptat ca stațiile de stocare a energiei să se regăsească în sistemele de management al energiei în case și clădiri. Cu un sistem de management al energiei acasă, de exemplu consumatorii casnici se vor implica activ în modificarea modelelor lor de cheltuieli de energie prin monitorizarea consumului lor real, în timp real. Sistemele de management al energiei în general vor avea nevoie de stații de stocare de energie. Producătorii de energie electrică au nevoie în mod constant de linii de capacitate de aprovizionare, de transport și distribuție pregătite pentru a face față unei creșteri anuale a cererii de curent la vârf de sarcină și în consecință trebuie prevăzute stații de generare care produc electricitate din energie primară. Unele costuri de generare pot fi reduse prin stocarea energiei electrice în afara orelor de vârf, descărcând-o atunci când cererea este mare. Soluția propusă de proiectul ROCAES vine în întâmpinarea producatorilor, distribuitorilor de energie electrică, dar mai ales în reducerea costurilor cu energia electrică a consumatorilor.

Stocarea energiei electrice, o tehnologie cheie pentru viitorul energetic inteligent

Propunerea Comisiei Europene, intitulată „Energie Inteligentă pentru Europa”, reprezintă un document programatic, care pune în discuţie necesitatea unei acţiuni unitare şi coerente în direcţia intensificării preocupărilor vizând promovarea eficienţei energetice, utilizarea surselor regenerabile şi creşterea producerii de electricitate în co-generare.
În România, ca urmare a introducerii legislației specifice care stimulează puternic investițiile în această direcție, capacitatea centralelor eoliene și a fermelor cu panouri fotovoltaice a avut o creștere foarte rapidă. A apărut astfel necesitatea de a stoca o parte din energia produsă în perioadele de funcționare la capacitate maximă și de a o utiliza în momentele de vârf de consum.
Crearea stațiilor de stocare a energiei în vederea producerii ulterioare a energiei electrice au următoarele roluri principale:
• În primul rând, reduce costurile energiei electrice prin stocarea energiei obținută în afara orelor de vârf, atunci când prețul său este mai mic, pentru a fi livrată în orele de vârf la prețuri mai mari.
• În al doilea rând, pentru a îmbunătăți fiabilitatea alimentării cu energie, sistemele de stocare a energiei sprijină utilizatorii atunci când apar defecțiuni la rețeaua de putere din cauza unor catastrofe naturale, de exemplu.
Al treilea rol principal este de a menține și de a îmbunătăți calitatea energiei electrice, frecvența și tensiunea.
Există două nevoi emergente majore ale pieței pentru EES (Electrical Energy Storage) ca o tehnologie cheie: pentru a utiliza mai multă energie din surse regenerabile și mai puțin combustibil fosil, iar viitorul este rețeaua inteligentă; generarea curentului electric din resurse regenerabile poate conduce la un control dificil al frecvenței în sistem, iar dacă abaterea de frecvență în funcționare devine prea mare sistemul se poate deteriora.
În al doile rând, producția de energie din surse regenerabile este nepredictibilă deoarece este afectată de condițiile meteorologice. Este previzibil ca perioadele cu vânturi ridicate sau cu zile însorite să nu coincidă cu vârful de sarcină din rețeaua de curent. Prezența unei stații de stocare a energiei ar constitui un factor de echilibrare a balanței energetice.



Tags: mediu, COMOTI

Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite