Nahradit fosilní paliva není snadné. Dokud neobjevíme obnovitelné zdroje, které nebudou ve vleku nevyzpytatelných přírodních živlů, budeme muset masivně využívat zařízení pro uložení energie, čili různé baterie, které umožní tlumit výkyvy v rozvodných sítích, které tam dělá rozmarné počasí.
Baterie jsou nutné i pro dlouhodobější skladování energie, které zase utlumí vliv ročních období. Právě tuto oblast vnímá jako slibnou izraelská společnost BaroMar, která sází na technologii uskladnění energie pomocí stlačeného vzduchu (CAES, compressed air energy storage).
Tato technologie využívá nadbytečnou energii v síti k pohonu kompresorů, které pumpují vzduch do velkých zásobníků, v nichž je vzduch uskladněn pod velkým tlakem. Když je nutné uloženou energii zase poslat do oběhu, zařízení vypouští vzduch skrz turbínu, která vytěží energii a pošle ji dál.
Tento způsob ukládání energie je už sám o sobě považován za slušně efektivní. BaroMar má ale i tak ambice porazit soudobé systémy tohoto typu díky využití nenáročného technického řešení. Plánují postavit baterie u pobřeží, v místech, kde bude přístup k větší hloubce. Jejich zařízení totiž namísto velkých vysokotlakých nádrží důmyslně využívá tlak vodního sloupce.
Jde o obyčejné, laciné, technologicky prostinké a navzájem propojené nádrže z oceli a betonu, zatížené klecemi plnými kamenů, které budou umístěné v hloubce zhruba 200 až 700 metrů pod mořskou hladinou. Kompresory umístněné na souši budou nádrže plnit vzduchem a natlakují ho na cca 20 až 70 atmosfér, podle hloubky, v jaké se nádrž nachází. Vtip je v tom, že když tlak v nádrži odpovídá tlaku okolní vody, nepotřebujete drahé a komplikované nádrže.
BaroMar si spočítali, že když budou provozovat takové zařízení s parametry 100MW/1GWh 350 dní v roce po dobu 20 let, dostanou se na cenu za uskladnění energie (LCoS, Levelized Cost of Storage) 100 dolarů za 1 MWh, kterou by porazili dnešní konkurenci. Má to samozřejmě jisté předpoklady, jako například intenzivní průzkum lokality pro takové zařízení, aby tam mohlo nerušeně pracovat 20 let a podobně.
BaroMar jsou přesvědčeni, že bude možné nalézt spoustu vhodných míst. Zatím to vypadá slibně. Uvidíme, jak si povede jejich pilotní 4MWh projekt, který hodlají v dohledné době spustit na Kypru. Očekávají u něj účinnost uskladnění energie (round-trip efficiency) kolem 70 procent.
Video: BaroMar - Sustainable and cost effective underwater Compressed Air Energy Storage
Literatura
Startup Hydrostor bude ukládat energii stlačováním vzduchu v zinkovém dolu
Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2019)
Hydrostor vybuduje největší fyzikální baterie se stlačeným vzduchem
Autor: Stanislav Mihulka (01.05.2021)
Ze zločince zachráncem? Baterie s oxidem uhličitým skvěle skladuje elektřinu
Autor: Stanislav Mihulka (31.07.2021)
Podmořská fyzikální baterie Ocean Battery bude ukládat energii na dně oceánu
Autor: Stanislav Mihulka (11.01.2022)
Diskuze:
Tak jsem si přečetl příspěvky
Martin Jahoda,2024-05-13 11:04:16
a první věc, kterou musím vyvrátit - toto úložiště nedisponuje, žádnou potenciální energií. Tu by mělo jen pokud bychom vodu pustili z úrovně hladiny do hloubky a tam vypustili ale to pod vodou nelze.
Teď napíšu kacířskou věc. Výpočty, které jsem provedl pro hloubku 700m a objem 1000m3, kde mi vyšla kapacita 1,3kWh jsou správné.
Ještě vysvětlím výpočet:
Pokud tady nádrž o objemu 1000m3 umístím do hloubky 700m a naplním vzduchem, bude tento vzduch stlačen na 70 atmosfér (7000kpa, protože každých 10m hloubky přidá 100kPa) a to znamená, že každý 1m3 bude obsahovat 70x více vzduch než na hladině. Tedy kapacita zásobníku je 70x1000x1,3=91000kg vzduchu.
Pokud budu tento vzduch vypouštět přes turbínu o ploše 1m2 rychlostí 10m3/s tak mi vzduch dojde za 7000 sekund tedy za 116 minut (necelé 2 hodiny).
Výkon vzduchu je dán P = ½*ρ*S*v3, protože je turbína 1m2 tak S vypadne a výsledek je 1/2*1,3*1000 a to je 650W.
Takže výsledek je 1,3kWh na 1000m3 (10x10x10m) objemu a hloubku 700m. S tím, že konstrukce musí mít přes 900tun aby nevyplavala.
Definitivně - toto je totální pitomost. Přepočet velikosti na 4,5MWh si prosím udělejte sami.
Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
Martin Jahoda,2024-05-13 11:10:16
Pro úplnost: při čerpání vzduchu rychlostí 10m3/s a ploše turbíny 1m2 je rychlost vzduchu 10m/s. a výkon tedy P=1/2*1*1.3*10^3=650W (hustotu vzduch jsem bral 1,3kg/m3)
Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
Martin Jahoda,2024-05-13 11:14:21
účinnost turbíny jsem bral 100%.
Re: Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
D@1imi1 Hrušk@,2024-05-13 23:47:23
Dobrý den, jak už zmínil dole F_M, Vám zcela uniká princip toho úložiště a podstata jejich inovace:
Princip je ukládání energie do stlačeného vzduchu. Takové úložiště má dvě hlavní součásti - turbínu a tlakovou nádrž. Jestli je tlaková nádrž umístěna pod vodou, nebo ten vzduch budou tlakovat do ocelové nádrže na povrchu na principu toho úložiště nic nemění. To, co jste počítal, nemá s energií stlačeného vzduchu nic společného.
Inovace jejich řešení spočívá v tom, že nádrž, která by vydržela desítky barů, je hodně drahá, tak chtějí místo toho stlačený vzduch skladovat pod vodou, protože to podle nich je konstrukčně levnější.
Re: Re: Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
Martin Jahoda,2024-05-14 10:12:12
Myslím, že vím mnohem lépe než řada lidí tady v čem je výhoda těto konstrukce. Vůbec nejde o to na jaký tlak je nádoba použitá. Věřte že tlakové nádoba na suchu by byla na stavbu jednodušší. Ostatně konstrukce raket jsou toho důkazem. Ta hlavní výhoda je v tom, že vzhledem k umístění v hloubce, která je mnohem větší než vertikálnní rozměr nádrže (takže rozhodně nebudou stavět vysoké ale spíše placaté nádrže), je změna tlaku vzduchu při čerpání prakticky nezávislá na jeho množství v nádrži. To umožňuje plynulé a rovnoměrné čerpání za stále stejných podmínek až do úplného vyčerpání objemu. A tohle na suchu neuděláte. Maximální rychlost, kterou mohou vzduch čerpat je teoreticky 330m/s. Jak píšu níž, už jsem přišel na to jak z toho dostat více energie a to tím, že zvýším rychlost výstupního vzduchu (výkon roste z 3 mocninou rychlosti) a zmenším plochu turbíny. V reálu bude použitelná rychlost tak do 150m/s ale to už stačí na rozměrově i výrobně proveditelnou konstrukci. I tak těch 4,3MWh zabere celkem dost místa na dně a jsem zvědavý co na to ekologové.... Jako technokrat ale musím uznat, že to je po bateriích a setrvačníku další systém na ukládání elektrické energie, který má trochu smysl. Při dobře navržené turbíně může být její účinnost až 90%, takže by opravdu mohli dosáhnout celkové účinosti kolem 70%. Bateriová úložiště mají asi 80%, Vodík nedosáhne ani na 60%. Ukládání elektřiny do tepla je pod 40%.
Re: Re: Re: Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
F M,2024-05-14 12:33:26
U té láhve a tohoto je rozdíl v průběhu toho výkonu, ale nemyslím si že v kapacitě. Stejně pokud se to vyčerpá celé tak to skončí expanzí na 1 atm. Pokud je nějaká výhoda na tom konci čerpání tak u tohoto, kde jak píšete se dá opravdu přiblížit k využití celé té kapacity. A pokud se bude chtít dosáhnout nějakého rozumného výkonu, tak bych řekl, že bez přihřívání se rozumné efektivity nedosáhne. Popravdě už nevím k jakému objemu ten výkon vztahujete. Mělo by se to přibližně blížit těm 30MJ na metr kubický tedy 8,3kwh.
Je tu ještě jeden rozdíl který jsem vzhledem k umístění nádrže nezmiňoval. Pokud by něco podobného (s rozumnou kapacitou) exlodovalo na povrchu tak by to bylo opravdu srovnatelné s malou atomovou bombou (desítky TJ). V moři si moc netroufnu odhadovat, ale řekl bych, že se to rozloží do objemu. Akorát by možná byla zajímavá otázka co by dělala loď uprostřed této bubliny.
Tu složitost výstavby tu již někdo nadhodil/je zde nějaké vlákno, 700m pod mořem to podle mě celý projekt zabíjí, zvlášť protože jak píšete bude potřeba najít/upravit opravdu velkou plochu dna. Reálně tak možná nějaký ten ostrov kde by nemělo smysl stavět poctivou elektrárnu/tahat kabel pro pár místních a spoustu turistů.
Ty úložiště, klasicky, až bude takový přebytek energie, že nám nebude líto ji vyhazovat z oken a pokud nás i nadále nebude zajímat ekologický dopad celého řetězce, ale jen každý gram nespáleného uhlí, tak to možná začne trochu dávat smysl.
Je zde ještě jedna věc která by zde mohla být v teplých krajích zajímavá a to chladící možnosti. Po expanzi je zde dost ledového vzduchu (až moc), ale netroufnu si od pasu trefit efektivitu v poměru ke klimatizaci a obzvlášť v kombinaci s časovou osou přebytků energie a potřeby té klimatizace.
Re: Re: Re: Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
D@1imi1 Hrušk@,2024-05-14 13:26:33
Ano, rozhodně s Vámi souhlasím, že konstantní tlak by byl další výhodou oproti ocelové nádobě. Pozitivně by ovlivnil účinnost a nejspíš i zjednodušil konstrukci turbíny.
S čím rozhodně nesouhlasím, je ten nesmyslný výpočet. Pokud jste si stanovil, že turbína má účinnost 100%, tak už Vás nezajímá její plocha ani rychlost, kterou skrz ní bude proudit vzduch.
Naprostý nesmysl je i Váš argument s raketou. Každý člověk s technickým rozhledem ví, že rozšířené jsou pouze rakety na pevné nebo kapalné palivo. Raketu na stlačený plyn by šlo také sestrojit, ale z praktických důvodů se to nedělá. Navíc rakety nejsou levné, takže i kdyby rakety na stlačený plyn existovaly, je ten argument totálně mimo.
Neprovozujete tu náhodou na Oslovi jiný účet s pseudonymem Karel Ralský? Jakýsi pábitel tu pod ním píše podobné technické perly jako teď Vy.
Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
Martin Jahoda,2024-05-13 11:41:03
Tak výpočet jsem měl správně a při ploše turbíny 1m2 to fakt má kapacitu 1,3kWh. Ale pokud zmenšíme plochu turbíny na 0,1m2 (asi 35cm v průměru a tím můžeme zvednout rychlost vzduch na 100m/s) lze dostat při 100% účinnosti asi 130kWh a to už zní líp. Pak by těch 4,5MWh potřebovalo v hloubce 700m jen asi 34000m3 a hmotnost jen přes 30600 tun.
Re: Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
D@1imi1 Hrušk@,2024-05-13 23:59:47
Ten výpočet je naprosto nesmyslný guláš. Když už jste si předem stanovil, jakou účinnost bude mít turbína, tak Vás absolutně nezajímá její plocha ani žádná rychlost proudění. Kde jste na to přišel?
Re: Tak jsem si přečetl příspěvky
F M,2024-05-13 21:01:56
Nevím kde se v diskusi píše o potenciální energií, reaguji obecně, ono jich je víc, myslím že tak lze označit každý potenciál (náboj, chemický), ale je možné, že autor myslel gravitační:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Tlakov%C3%A1_potenci%C3%A1ln%C3%AD_energie
K tomu výkonu, nejsem ve fyzice až tak kovaný abych si byl jistý co přesně počítáte, ale tuším zanedbáváte tu expazi, respektive změny těch veličin ve vzorci s postupným odebíráním energie. Důkazů, že je to o řády jinak je povíc, ať již z praxe, od bořičů mýtů, či netu.
Tohle je jen "pitomina" článek, ale koukněte se na ty různé pohony na bombu/bombičku na internetu.
Vytrhnu: Podle propočtů dokáže 18litrová lahev natlakovaná na 300 bar "uskladnit" 0,675 kWh energie
https://www.motorkari.cz/clanky/moto-novinky/yamaha/o2-pursuit-stihacka-na-stlaceny-vzduch-20443.html
Zde je to pořádně: https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed-air_vehicle
Ten vzorec pro výpočet i s odvozením je v tom mém odkazu níže. Ta kalkulačka by měla fungovat také (tedy ta izotermická část, tu druhou jsem vzhledem k obtížnosti nalezení konstant neprověřoval). Nevím jaká je využitelnost tou vrtulí, ani jaký tvar může být optimální a kolik jich je na úroveň, ono se to bude sčítat z několika (minimálně 2) úrovní tlaku.
On tam je obrovský rozdíl pokud ta expanze proběhne bez dodání tepla a s, protože na konci je řádově rozdílné množství objemu vzduchu. Pokud by se energie odebírala opravdu pomalu tak by se ta využitelnost blížila 100% z toho co píši. V praxi (těch článků, než jsem to napsal jsem proletěl víc), se to vyplatí nahřívat tím plynem, protože se z té expanze získá víc El. než pouhým spálením toho plynu.
To nadnášení by bylo jak jste psal, objem x (rozdíl hustoty vody mínus vzduchu) a nějaké snížení na obalu k tomu.
Docela mě překvapilo, že ta kapacita toho vzduchu je relativně tak veliká, zvláště u těch x100barů vyšší než lithiová baterie, ale výkon klesá rychleji, ještě podotknu, že se mění nejen lineárně tím tlakem ale i tím ln(rozdílu tlaků).
Omluva, že jsem založil to vlákno samostatně, ale ono se to v tom vašem začalo strašně natahovat a myslel jsem, že si to zaslouží vlastní.
Kapacita, efektivita, reálný výkon
F M,2024-05-09 21:24:01
Nemá někdo ponětí jak vypočítat kapacitu tohoto úložiště? Našel jsem jen toto (klíčové slovo Isothermal storage ), což by mohla být maximální hodnota, ale vychází mi nesmysly:
https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed-air_energy_storage
Re: Kapacita, efektivita, reálný výkon
F M,2024-05-10 11:42:24
Tak ty nesmysly až takové nesmysly nebyly, po ověření na kalkulačce si je troufnu zveřejnit. Poučení, netrap si mozek on to již někdo chytřejší počítal před tebou. Ta kalkulačka: https://www.tribology-abc.com/abc/thermodynamics.htm
Hypotetické, ale opakuji hypotetické (izotermické) maximum uložené energie na 1 kubický metr nádrže a 70 atm. Tlak x V x ln(tlak na jednom konci / tlak na druhém): 29 740kJ nebo dostatečně přesně 30MJ
Z toho plyne (ha ha plynuje) - na výkon komického 1 1MW postačí na 30s, nebo 120 kubíků za MWh. Tedy pro nějaký podstatný výkon (100MW) a k tomu píší dlouhodobé uložení (dejme skromně týden) tedy 60TJ, což je omylem/mimochodem téměř přesně jedna 3600tina spotřeby ČR za rok (jen el. bez paliv a plynu na topení a pohon) je třeba cca 2 miliony kubických metrů tedy placka dejme tomu o výšce 10m a stranách cca 450x450m.
Samozřejmě u nějakých lokálních energetických soustav s malým počtem obyvatel a neexistujícím průmyslem (třeba nějaký ten ostrov) to může dávat smysl.
Další věc je efektivita. Tento výpočet platí pro 100% konverzi tedy 1W dá zase 1W. V reálu (budu věřit té kalkulačce) při stlačení je bez chlazení a tření teplota cca 990K, při expanzi 87K. Každopádně není reálné udržet stálou teplotu u ničeho většího než u hračky pro mravence (tedy doslova, vzpomeňte si i na tu pumpičku jak topí). Co jsem se večer díval tak toto se v praxi řeší nejčastěji dvěma způsoby:
1) teplo se odebírá a ukládá při kompresi a poté při expanzi navrací (ale to je jen na papíře a v "laboratoři"). Samozřejmě zde je potřeba řešit to úložiště tepla.
2) teplo se chladí do okolí co možná nejlepším odvodem (jelikož se ukládá v době kdy jsou přebytky, nemá smysl jej využít) zde by mohlo pomoci to moře. Možná by byla zajímavá turistická atrakce, jíst horkou rybí polévku přímo z moře (pardon). A poté se při expanzi ohřívá spalováním plynu (i před, předehřívá) a klasicky se vyrábí El.
Jen doplním, že stejně jak při kompresi tak u té výroby může (tedy přesněji je) použito více stupňů (mezitlaků).
Tam je problém s tím škálováním nahoru, objem produkuje teplo a odvádí ho pouze povrch. A pokud se teplo neodvede/ nepřivede jde efektivita do kopru.
https://sk.wikipedia.org/wiki/Ukladanie_energie_do_stla%C4%8Den%C3%A9ho_vzduchu
"McIntosh CAES elektráreň spotrebuje 0,69 kWh elektrickej energie a 1,17 kWh plynu na každú 1,0 kWh elektrickej energie na výstupe."
Čína: projekt CAES je navržen tak, aby nabíjel 498 GWh energie za rok a vyprodukoval 319 GWh energie za rok, zpáteční účinnost 64 %. Což je slušná účinnost i kapacita, jen je zřejmě potřeba doplnit ta spotřeba plynu a nutnost jeskyní a kolik se otočí cyklů za rok, pokud by to nemělo být jen na noční výpadky solárních panelů.
Údržba a opravy
Vojta Ondříček,2024-05-09 19:19:08
Do plánovaných hloubek 100 až 700 metrů už nemají potápěči přístup. Nehledě na nouzový stav potápěče po nehodě, či zranění. Vím, že existují speciální dýchací plyny směsi He2 a O2 zamezující problémy s dusíkovou narkózou, přesto je potřeba "věčně" trvající dekomprese.
Takže? Buď speciální roboty a nebo hladinové plavidlo, které vyzvedne celé to zařízení vaku, včetně koše se zátěží, kotvící mechanizmus atd.
Ještě poznámka ke dmychadlům (kompresorům). Kvůli účinnosti se vzduch komprimuje postupně s mezistupni chlazení. Přesto je přeměna el. energie na potencionální energii ve stlačeném vzduchu dost nákladná. Ostatně to každý z nás prožil při pumpování vzduchu pumpičkou do duše jízdního kola ... a tady jde jen o pár litrů vzduchu na tlak dvou - tří barů, které nás stojí nemalé množství potu. :-)
Re: Údržba a opravy
F M,2024-05-09 21:08:54
Příprava místa, potom potopení (asi sváření na hladině) nádoby na místo (naváděcí ukotvený kabel, + vaky s řiditelným objemem), po kabelu spouštět zátěž? V těchto hloubkách šílené náklady, otázka zní na kolik by to bylo možno snížit sériovou výrobou.
Ty mezistupně, ono to tedy souvisí s i tou efektivitou, tam bude problém vůbec to uchladit, při nějakém rozumném výkonu, asi by se muselo chladit mořskou vodou (stejně tak zahřívat směrem ven ale to může mrznout). I proto očekávám špatnou škálovatelnost o potřebné řády nahoru. Ta celková efektivita je také ve hvězdách.
Odlehčená konstrukce?
Jitka Chmelová,2024-05-09 12:44:17
"Vtip je v tom, že když tlak v nádrži odpovídá tlaku okolní vody, nepotřebujete drahé a komplikované nádrže."
Ale on ten tlak odpovídá té okolní vodě jen někdy, tedy pokud je nádrž ocel a beton. Jinak by to dopadlo jako Titan na průzkumu Titaniku.
Re: Odlehčená konstrukce?
František Liška,2024-05-09 15:11:28
To mě taky vrtá hlavou - je možné zkonstruovat nádrž s tenčími stěnami, pokud je přetlak zvenku, oproti přetlaku zevnitř?
Re: Re: Odlehčená konstrukce?
F M,2024-05-09 15:25:12
Právě není, ono se to postupně zaplavuje, tlak je až v těch trubkách směrem k hladině.
Není tam člověk který je potřeba chránit, takže pokud tam nejsou dutiny s nižším tlakem, nemá se co zbortit. Zkrátka zvenku 70 atmosfér zevnitř také.
Může být drobný rozdíl v tlaku v různých výškách toho zásobníku pokud není zaplavený celý.
A bude se to s cykly zanášet.
Re: Re: Re: Odlehčená konstrukce?
F M,2024-05-09 15:30:45
Omlouvám se napsal jsem to chaoticky. Tedy přesnější odpověď na konkrétní otázky.
Ad 1. Kvůli těm neexistujícím dutinám a rozumným tlakům nezbortí, není kam.
Ad 2. Je to stejné jako v atmosféře, igelitový sáček také nepraskne i když ho otevřete a je nm v něm 1 atmosféra zevnitř i zvenku.
Teď čtěte ten první příspěvek.
Re: Re: Re: Odlehčená konstrukce?
F M,2024-05-09 17:07:34
Ještě jedna omluva, samozřejmě 7atm, ono to nemá na funkci živočicháře vliv. Budu se snažit nepsat tak narychlo. Ještě jednou pardon
Re: Re: Re: Re: Odlehčená konstrukce?
Karel Rys,2024-05-09 18:35:01
Řekl bych, že správně bylo těch 70 atmosfér (pro hloubku 700 m).
Re: Re: Re: Re: Re: Odlehčená konstrukce?
Vojta Ondříček,2024-05-09 18:55:50
Hnidopich by namítl, že v hloubce 700 metrů mořské vody je relativní (jen vodní sloupec) tlak 71,9 barů. To jen pro pořádek. :-)
Re: Re: Re: Re: Re: Odlehčená konstrukce?
F M,2024-05-09 19:10:29
Ach můj bože, já měl v hlavě 70m, a koukám, přemýšlel jsem jak to tam budou potápěči usazovat, že je to reálné, tak teď teda nevím jestli jak to bude probíhat.
Za ty zmatky snad už poslední omluva, držel jsem zřejmě hlavě těch 70 atm z článku (ono je to tam napsáno) ale mozek mi to nebral. Zmatek nad zmatek.
Je ta účinnost reálná?
D@1imi1 Hrušk@,2024-05-09 11:31:16
Pokud nebudou rekuperovat kompresní teplo, o čemž nevidím ani zmínku, je možné dosáhnout round-trip efficiency 70%?
Jinak takhle z hlavy mám dojem 100USD/MWh už stojí uskladnění v některých bateriových systémech a ty mají účinnost vyšší než 70%. Předem děkuji, jestli mě někdo upřesníte.
Re: Je ta účinnost reálná?
F M,2024-05-09 11:38:27
Opravdu jen hádám, podívám se na to pořádně až později. Není těch 70% jen efektivita vybíjení?
Jen jsem začal hledat a vyskočilo mi toto: https://www.cz.endress.com/cs/vas-uspech-nase-poslani/Bezpecnost-elektraren/naklady-na-energie/Stlaceny-vzduch
Re: Je ta účinnost reálná?
F M,2024-05-09 12:10:34
https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed-air_energy_storage
Koukám těch způsobů je hodně, nejsou ty náklady myšleny jen na tu nádrž? Ta by zde mohla být to nejlevnější z celé technologie. A nepůjde to moc škálovat nahoru výkonem tipuji.
V tom odkazu se používá 70% u realisticky adiabatického procesu (myslím, že je to jen převzaté číslo). A především si myslím, že se ta elektřina bude vyrábět až z těch 70% účinnosti, snad to zatím někdo doplní i s tím výpočtem níže, případně nechám na později.
Re: Je ta účinnost reálná?
Jaromir Vrana,2024-05-09 19:23:58
Muzete uvest zdroj informace s cenou 1MWh pod 100$?
U elektromobilu se to blizi 100$ ale za kWh a naskakuje mi otaznicek, kdyz vidim 1000x optimistickejsi udaj.
Jinak mi porad prijde lepsi a mene riskantni precerpavat na kopec a z kopce dolu vodu, nejlepe vsechno vcetne nadrzi nekde v podzemi. Pro srovnani Dlouhe strane maji "kapacitu" 3,7GWh pri spadu cca 500m a objemu cca 2,5mil m3. Jestli nekdo dokaze udelat podobne uloziste pod morem za 9 mil. Kc tak hura do toho.
Re: Re: Je ta účinnost reálná?
D@1imi1 Hrušk@,2024-05-09 20:51:37
Váš otazníček zmizí, když budete rozlišovat mezi cenou za uloženou MWh (o té se píše v článku) a cenou za kapacitu úložiště (o té píšete Vy). Cena za kapacitu úložiště je logicky o několik řádů vyšší, protože úložiště zpravidla absolvuje za dobu svojí životnosti stovky až tišíce cyklů, mezi které se pořizovací cena rozloží.
Každopádně ona i ta cena 100USD/MWh je docela vysoká, když si vezmete, že cena elektřiny z našich jaderných elektráren je výrazně nižší. Jen je drobounký rozdíl v tom, že úložiště tu elektřinu nevyrábí, jen skladuje a ještě navíc s nepříliš dobrou účinností.
Re: Re: Je ta účinnost reálná?
Josef Šoltes,2024-05-09 21:22:04
Už i já si jako běžný smrtelník dokáži koupit v Číně lifepo baterie, včetně BMS s balancerem a obalu do racku za cenu kolem 1500 Kč za kWh (bez DPH, ale s dopravou). Počítejme, že náklady na technologie u těch baterií udělají dvojnásobnou cenu, tedy 3000 Kč za kWh u produktu připojitelného do sítě. Baterie má uváděných 6000 cyklů do 80 % kapacity. To znamená cenu 50 halířů za nabitou a vybitou kWh s efektivitou kolem 90 %, asi 500 Kč za nabitou a vybitou MWh. To mi přijde mnohem méně než výše uváděných 2300 Kč za MWh.
Re: Je ta účinnost reálná?
F M,2024-05-09 21:51:18
V tom odkazu pod článkem již o rekuperaci píší, ale moc bych od toho nečekal, pokud bude nějaký rozumný výkon, tak budou rádi když to uchladí/ohřejí vodou (ono by mělo stačit držet ty teploty na uzdě, jestli tomu dobře rozumím). Jak je to myšleno v tom kapesním měřítku kde by mohli dosáhnou zajímavější efektivity na přilákání dalších peněz?
Cena drahé lithiovky cca 140 000$ za 1Mwh děleno počet cyklů, to jistě nebude víc i když se bude počítat jen 60% využívané kapacity.
Ale pokud by se měla ukládat nějaká podstatná množství energie byla by potřeba těch baterií šílená množství a cena by zřejmě letěla nahoru a toto by mohl být i ekologičtější nesmysl. Ale aby bylo možno posoudit jestli má toto smysl bylo by potřeba znát kapacitu a efektivitu, myslím že to první bude malé a to druhé nevalné.
To nezní špatně
Martin Jahoda,2024-05-09 10:25:43
A tak jsem počítal. Nádrž o objemu 1000m3 bude v hloubce 700m nadlehčována silou asi 913 tun při naplnění stlačeným vzduchem na tlak 70 atmosfer, bude obsahovat 70000m3 vzduchu. Výkon vzduchu je
P = ½ ρ u 3. Tedy pokud budu čerpat 10m3 vzduchu za sekundu budu moci z 1000m3 dodávat asi 7000 sekund (necelé 2 hodiny) výkon asi 648W. Takže 1,3kWh. Pokud chtějí 4MWh tak ta nádrž musí mít v hloubce 700m 3076923 m3 a bude nadlehčována silou 2809230 tun. To by se nedalo postavit. Prosím aby to někdo přepočítal asi sem někde udělal chybu ve výpočtu ale nevidím ji.
Re: To nezní špatně
Petr Slachta,2024-05-09 12:22:35
Mě se laicky zdá, že ten stlaceny vzduch není totéž, jako kdyby tam byl "normální" vzduch. Metry by mimo jiné zabiral nesmyslný prostor.
Vždyť i ponorky, potápěči, atd... s tím nějak nemívají problém.
Re: To nezní špatně
Milan Hladký,2024-05-09 14:06:52
S tím nadlehčováním nemáte pravdu. Těleso je nadlehčováno silou, která se rovná objemu vody vytlačené tělesem. Voda sice bude pod velkým tlakem, ale je to kapalina a ta je skoro nestlačitelná. Takže to bude stále nadlehčováno těmi 1000m3 vody, tedy přibližně vztlakem 1000 tun. Jen se do toho objemu vejde víc vzduchu, protože ten stlačený bude. Na hladině moře má vzduch hmotnost 1,2 kg/m3, v hloubce 700 m, tedy tlaku 70 barů, má vzduch hmotnost 85,56 kg/m3. Vzduchu tam v té nádrži tedy bude 71,3 x více. Tedy přibližně 71300 m3. Nevím, jak jste došel k tomu, že dostanete výkon 648W.
Re: Re: To nezní špatně
Vojta Ondříček,2024-05-09 18:49:28
Tak je to.
Při využitelném objemu vaku 20 000 m³ (třeba 20 m výška vaku s vrchlíkem 100 m²) natlačeného vzduchu (dejme klidně 20°C na hrubý odhad) je potenciální energie 3,4 MWh. Při účinnosti turbíny a generátoru 50% dostaneme 1,7 MWh.
Co se týče zátěže vaku, tak jeden m³ mořské vody má hmotnost 1,027 kg a 1 m³ vzduchu natlačeného na 70 bar má hmotnost 84 kg. Zátěž jednoho m² vrchlíku musí mít víc jak 940 kg. Ve vodě je pochopitelně nadlehčován i ten kámen (písek, beton), takže pro 1 m² vrchlíku potřebujeme na suchu navážené 3,2 t kamene, aby se ten vak udržel na dnu a nevyplaval jako korkový špunt.
Ostatně, v těch nákresech konstrukce postrádám vertikální vedení koše se zátěží a tohle řešit bude také trochu problém. Je nutné zajistit paralelitu koše se zátěží s plochou dna válcovitého vaku, odolnost proti bočním silám mořského proudu a také odolnost proti vlečným sítím rybářských lodí.
Re: Re: Re: To nezní špatně
Karel Rys,2024-05-09 18:57:49
Já myslím, že žádné vedení koše s kamením není potřeba, protože se to nebude hýbat. Nádrž na vzduch si můžete představit jako hrnec obrácený dnem vzhůru, do kterého se hadicí nafouká vzduch. Spodem (na obrázku těmi dírami) z něj postupně vytéká vzduchem vytlačovaná voda. Tzn. mělo by stačit, když ten "obrácený hrnec" bude rovnoběžně s dnem a na něm dostatek kamení. Kamením bych to pak obsypal i ze stran...
Re: Re: Re: Re: To nezní špatně
Vojta Ondříček,2024-05-09 19:41:55
Obrácený hrnec je vynikající přirovnání, jenže ten vtip z článku popisuje vak válcovitého tvaru, který má bez vzduchu tvar placky se zvarhanatělým obvodem, asi jako má měch tahací harmoniky.
Koš se zátěží leží teda poslušně na té prázdné placce na dně. Teďka začneme do vaku pumpovat vzduch o tlaku těch avizovaných 70barů. Ten koš se začne zvedat, ne paralelně, ale tam, kde je o fous lehčí, na tom těžším okraji zůstane ležet na dně. Tím se začne ten koš naklánět a své těžiště přenese na tu těžší stranu ....
Při určitém náklonu se i ten písek, nebo kamení přemístí na tu těžší stranu ...
Re: Re: Re: To nezní špatně
Florian Stanislav,2024-05-09 19:36:21
Ano, ale máme hmotnost ocelové nádrže, trubek nahoru a turbíny + alternátoru. Zasypat většinu nádrže kamením asi problém nebude, něco jako jsou ploty, jen asi roksory svařené do sítě by to musely držet.
Myslím, že podstata nápadu je v tom, že velký povrch nádoby dole není vystaven rozdílu tlaku 7 MPa, ale třeba jen 1 MPa.
Vezmu tlak v nádobě v hloubce 700 m, dole je 70 atmosfér =7 Mpa .
Nechť tlak vzduchu je dole 6 MPa.
Výroba elektřiny :
Přetlak vody vzduch vytlačuje z nádrže nahoru, nádrž se naplní vodou na 7 MPa. V trubkách není tlak 6 MPa, ale nižší, vzduch proudí přes turbínu dole, ta vyrobí proud.
Akumulace:
Trubky pro přívod vzduchu musí snést tlak 7 Mpa i nahoře, kde je menší tlak vody. Kompresor vzduchu snad kvůli opravám a regulaci mají nahoře.
Robustní trubky na 7 MPa jistě svařit lze. Tlak v tranzitních plynovodech je 6-10 MPa.
Plynovodní trubky mannesmann :
našel jsem - síla stěn až 60 mm
Re: Re: Re: Re: To nezní špatně
Vojta Ondříček,2024-05-09 19:59:03
Moc se omlouvám, z nějakého nepochopitelného důvodu jsem měl na mysli plastové vaky a ne ocelové nebo betonové nádrže. Asi jsem si o tom četl někde jinde a asi před delší dobou.
Takže ještě jednou, se omlouvám.
Re: Re: Re: Re: To nezní špatně
F M,2024-05-09 20:56:06
Toto také nemá na funkci zootechnika vliv.
Ten tlak proti 70 vodního sloupce musí být alespoň o trošku větší (nahoře), aby dole alespoň něco po odečtení zbylo, jinak by tam ten vzduch nešel, musí vytlačit tu vodu která tam již je.
Turbína nevím kde je, ale vzhledem k expanzi a uvolnění většiny energie na atmosférickém tlaku bych čekal že bude až nahoře. Spolu s chladičem/ohřívačem, nebo čert ví jak to mají vymyšleno.
Re: Re: Re: Re: Re: To nezní špatně
Vojta Ondříček,2024-05-10 04:57:31
Jo. To mi připomnělo ony zemní zásobárny tepelné energie.
Kompresor nasává vzduch atmosférického tlaku 1 bar a ukládá teplo (energii) do zemního zásobníku. Ohřev chladného komprimovaného vzduchu z hloubky moře se provede teplem ze zemní zásobárny tepla. Proto bude hospodárnější mít tepelné výměníky, turbínu a generátor elektřiny také nahoře. No a údržba, opravy vyjdou na břehu také levněji, i rychleji, než v mořských hlubinách.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
