Nghiên cứu xác định hai phương pháp và vị trí lưu trữ năng lượng khí nén cho vùng Tây Bắc.
Theo một nghiên cứu mới, toàn diện, đủ năng lượng gió Tây Bắc để cung cấp năng lượng cho khoảng 85.000 ngôi nhà mỗi tháng có thể được lưu trữ trong các tảng đá xốp sâu dưới lòng đất để sử dụng sau này. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm năng lượng quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương và Cơ quan quản lý điện năng Boneville đã xác định hai phương pháp độc đáo cho phương pháp lưu trữ năng lượng này và hai địa điểm ở phía đông Washington để đưa chúng vào thực tế.
Các nhà máy lưu trữ năng lượng không khí nén có thể giúp tiết kiệm năng lượng gió dồi dào của khu vực - thường được sản xuất vào ban đêm khi gió mạnh và nhu cầu năng lượng thấp - về sau, khi nhu cầu cao và nguồn cung cấp năng lượng căng thẳng hơn. Những nhà máy này cũng có thể chuyển đổi giữa lưu trữ năng lượng và sản xuất năng lượng trong vòng vài phút, mang lại sự linh hoạt để cân bằng việc tạo ra năng lượng gió biến đổi cao trong khu vực suốt cả ngày.
Bóng gió trang trại. Tín dụng: Ảnh Shutterstock / WDG
Với các tiêu chuẩn danh mục đầu tư tái tạo đòi hỏi các bang phải có tới 20 hoặc 30% điện năng của họ đến từ các nguồn khác nhau như gió và mặt trời, các nhà máy lưu trữ năng lượng khí nén có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giúp quản lý và tích hợp năng lượng tái tạo vào vùng Tây Bắc Lưới điện, ông cho biết Steve Knudsen, người quản lý nghiên cứu cho BPA.
Tài khoản tiết kiệm năng lượng địa chất
Tất cả các nhà máy lưu trữ năng lượng khí nén làm việc dưới cùng một tiền đề cơ bản. Khi có nguồn điện dồi dào, nó rút ra từ lưới điện và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy nén khí lớn, đẩy không khí điều áp vào cấu trúc lưu trữ địa chất dưới lòng đất. Sau đó, khi nhu cầu năng lượng cao, không khí được lưu trữ sẽ được giải phóng trở lại bề mặt, nơi nó được làm nóng và chạy qua các tuabin để tạo ra điện. Các nhà máy lưu trữ năng lượng không khí nén có thể tái tạo tới 80% lượng điện mà họ sử dụng.
Thế giới có hai nhà máy lưu trữ năng lượng khí nén hiện có - một ở Alabama, một ở Đức - sử dụng hầm khai thác muối nhân tạo để lưu trữ điện dư thừa. Nghiên cứu PNNL-BPA đã xem xét một cách tiếp cận khác: sử dụng các hồ chứa đá tự nhiên, xốp nằm sâu dưới lòng đất để lưu trữ năng lượng tái tạo.
Sự quan tâm đến công nghệ đã tăng lên rất nhiều trong thập kỷ qua khi các tiện ích và những người khác tìm kiếm những cách tốt hơn để tích hợp năng lượng tái tạo vào lưới điện. Khoảng 13%, tương đương gần 8.600 megawatt, nguồn cung cấp năng lượng của Tây Bắc đến từ gió. Điều này đã thúc đẩy BPA và PNNL điều tra xem liệu công nghệ này có thể được sử dụng ở Tây Bắc hay không.
Các nhà nghiên cứu tại PNNL và BPA đã xác định được một trang web mà họ gọi Yakima Khoáng sản đó là khoảng 10 dặm về phía bắc của Selah, Wash., Và có thể chứa một lượng địa nhiệt nén cơ sở lưu trữ năng lượng không khí 83-megawatt.
Để tìm các địa điểm tiềm năng, nhóm nghiên cứu đã xem xét tỉnh Columbia Plateau, một lớp đá bazan núi lửa dày bao phủ phần lớn khu vực. Nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các hồ chứa bazan dưới lòng đất sâu ít nhất 1.500 feet, dày 30 feet và gần với các đường dây cao thế, trong số các tiêu chí khác.
Sau đó, họ đã kiểm tra dữ liệu công khai từ các giếng khoan để thăm dò hoặc nghiên cứu khí đốt tại Khu Hanford ở phía đông nam Washington. Dữ liệu cũng được cắm vào mô hình máy tính PNNL, STOMP, mô phỏng chuyển động của chất lỏng dưới mặt đất, để xác định lượng không khí mà các vị trí khác nhau đang xem xét có thể giữ và quay trở lại bề mặt.
Hai thiết kế khác nhau, bổ sung
Phân tích xác định hai địa điểm đặc biệt hứa hẹn ở phía đông Washington. Một địa điểm, được đặt tên là Khu vực đồi Columbia, nằm ở phía bắc của Boardman, Ore., Ở phía Washington của sông Columbia. Thứ hai, được gọi là Yakima Khoáng trang web, khoảng 10 dặm về phía bắc của Selah, Wash., Trong một khu vực được gọi là Yakima Canyon.
Nhưng nhóm nghiên cứu xác định hai địa điểm này phù hợp với hai loại thiết bị lưu trữ năng lượng khí nén rất khác nhau. Trang web Columbia Hills có thể truy cập một đường ống khí đốt tự nhiên gần đó, làm cho nó phù hợp với một cơ sở năng lượng khí nén thông thường. Một cơ sở thông thường như vậy sẽ đốt cháy một lượng nhỏ khí tự nhiên để đốt nóng khí nén mà phát hành từ kho lưu trữ dưới lòng đất. Không khí nóng sau đó sẽ tạo ra năng lượng gấp đôi so với một nhà máy điện khí tự nhiên thông thường.
Tuy nhiên, trang web khoáng sản Yakima không dễ dàng tiếp cận với khí tự nhiên. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một loại thiết bị lưu trữ năng lượng khí nén khác nhau: một loại sử dụng năng lượng địa nhiệt. Cơ sở lai này sẽ trích nhiệt địa nhiệt từ sâu dưới lòng đất để cung cấp năng lượng cho một máy làm lạnh có thể làm mát máy nén khí của cơ sở, giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn. Năng lượng địa nhiệt cũng sẽ làm nóng lại không khí khi nó quay trở lại bề mặt.
Kết hợp năng lượng địa nhiệt với lưu trữ năng lượng khí nén là một khái niệm sáng tạo được phát triển để giải quyết các vấn đề kỹ thuật tại Trang web Khoáng sản Yakima, Fellow cho biết, Trưởng phòng thí nghiệm PNNL và lãnh đạo dự án Pete McGrail. Khái niệm cơ sở lai của chúng tôi mở rộng đáng kể năng lượng địa nhiệt vượt ra ngoài việc sử dụng truyền thống của nó như là một công nghệ sản xuất năng lượng cơ bản có thể tái tạo.
Các nhà nghiên cứu tại PNNL và BPA đã xác định được một địa điểm mà họ gọi là Columbia Hills ở phía bắc Boardman, Ore., Ở phía tiểu bang Washington của Sông Columbia, có thể chứa một cơ sở lưu trữ năng lượng khí nén thông thường có công suất 207 megawatt.
Nghiên cứu chỉ ra rằng cả hai cơ sở có thể cung cấp lưu trữ năng lượng trong thời gian dài. Điều này đặc biệt có thể giúp Tây Bắc trong mùa xuân, khi đôi khi có nhiều năng lượng gió và thủy điện hơn khu vực có thể hấp thụ. Sự kết hợp của dòng chảy mạnh từ tuyết tan và một lượng gió lớn, thường thổi vào ban đêm khi nhu cầu điện thấp, có thể tăng sản lượng điện trong khu vực. Để giữ cho lưới điện khu vực ổn định trong tình huống như vậy, các nhà quản lý hệ thống điện phải giảm phát điện hoặc lưu trữ nguồn điện dư thừa. Các công nghệ lưu trữ năng lượng như lưu trữ năng lượng khí nén có thể giúp khu vực tận dụng tối đa năng lượng sản xuất năng lượng sạch dư thừa.
Làm việc với Hội đồng Bảo tồn và Năng lượng Tây Bắc, BPA hiện sẽ sử dụng hiệu suất và dữ liệu kinh tế từ nghiên cứu để thực hiện phân tích chuyên sâu về lợi ích ròng mà việc lưu trữ năng lượng khí nén có thể mang lại cho Tây Bắc Thái Bình Dương. Các kết quả có thể được sử dụng bởi một hoặc nhiều tiện ích khu vực để phát triển dự án trình diễn lưu trữ năng lượng khí nén thương mại.
Thông qua Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương