Combinando energia fotovoltaica flutuante com armazenamento de energia de ar comprimido

Pesquisadores do Egito e do Reino Unido desenvolveram um novo sistema flutuanteSistema fotovoltaicoconceito que utiliza ar comprimido para armazenamento de energia. O sistema tem uma eficiência de ida e volta de 34,1% e uma eficiência energética de 41%.

Cientistas da Universidade Port Said, no Egito, e da Universidade de Strathclyde, no Reino Unido, propuseram combinar o armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) com energia fotovoltaica flutuante através de uma nova estratégia de gestão de energia.

“Para superar os problemas de intermitência e disponibilidade da energia solar, o sistema fotovoltaico flutuante proposto está equipado com um sistema híbrido de armazenamento de energia de ar comprimido ecologicamente correto, controlado por uma nova estratégia de gerenciamento de energia para gerenciar eficientemente o fluxo de energia entre os componentes do sistema sem exceder seus limites permitidos. limites operacionais para uma operação segura”, disse o principal autor da pesquisa, Erkan Oterkus, à revista pv. “Esta estratégia de controle foi projetada para garantir o cumprimento dos requisitos de carga e a utilização até mesmo da produção de energia fotovoltaica de baixo nível, o que reduz qualquer desperdício de energia e melhora a eficiência do sistema.”

No conceito proposto, a estratégia de gestão de energia segue a abordagem determinística baseada em regras, que determina as regras com o auxílio de um mapa de economia de combustível ou de emissões do sistema em questão. “Esta abordagem utiliza a experiência humana, a intuição, a heurística e os modelos matemáticos para gerar um conjunto de regras predeterminadas que controlam o funcionamento dos componentes do sistema”, sublinhou o grupo. “Essas regras são interpretáveis ​​e podem ser ajustadas para melhor desempenho de diferentes cenários operacionais com baixas cargas computacionais.”

O protótipo de 5 kW utiliza painéis fotovoltaicos parcialmente flutuantes que estão em contato direto e contínuo com a água circundante, o que proporciona um resfriamento eficiente e gratuito e melhora a eficiência dos painéis fotovoltaicos como resultado do equilíbrio térmico com a água circundante. A plataforma flutuante usada para apoiar oSistema fotovoltaicoé capaz de rastrear a luz solar automaticamente para maior produção de energia solar e alterar a taxa de submersão ajustando o calado da plataforma e o ângulo de inclinação dos painéis fotovoltaicos para controlar seu resfriamento ou limpando-os de qualquer poeira acumulada ou submergindo totalmente os painéis fotovoltaicos para evitar qualquer dano durante condições climáticas severas.

O sistema de armazenamento é descrito como um sistema CAES adiabático integrado com armazenamento de energia térmica (TES). Consiste em quatro tanques de ar de aço não compensados ​​que são colocados nos cantos da plataforma flutuante. “Antes do armazenamento de ar, o ar comprimido quente é resfriado no trocador de calor”, explicaram os pesquisadores. “Sempre que a eletricidade fotovoltaica gerada for inferior ou superior à potência exigida pelos compressores de ar, propõe-se armazenar esta eletricidade na forma de calor num TES.”

Um tanque de água quente também está integrado a um trocador de calor para aumentar a temperatura do ar comprimido antes de sua expansão. O ar comprimido é liberado e aquecido através do tanque de água quente antes de sua expansão no expansor para regenerar eletricidade por meio do gerador.

Através de uma série de simulações, a equipa de investigação descobriu que o sistema tem uma eficiência de ida e volta de 34,1% e uma eficiência energética de 41%, sendo o desempenho do sistema mais forte observado entre dezembro e janeiro. “Em comparação com os sistemas CAES convencionais, o sistema CAES híbrido proposto tem uma economia anual de combustível de 126,4 de gás natural”, enfatizaram os acadêmicos. “Essa economia de combustível também resultará em um benefício econômico ao reduzir o custo operacional do sistema em US$ 27.690/ano em custo de combustível.”

Eles também descobriram que a eficiência energética e exergética do sistema pode ser consideravelmente afetada pela eficiência de componentes individuais, que, segundo eles, pode diminuir em condições de operação fora do projeto e de carga parcial.

O sistema foi descrito em “Sistema híbrido de armazenamento de energia de ar comprimido e estratégia de controle para uma planta fotovoltaica parcialmente flutuante”, publicado na Energy.

Na Egret Solar, estamos entusiasmados com o potencial de combinar sistemas fotovoltaicos (PV) flutuantes com armazenamento de energia por ar comprimido (CAES). Esta abordagem inovadora é imensamente promissora para enfrentar alguns dos principais desafios que a indústria das energias renováveis ​​enfrenta hoje, como o armazenamento de energia, a estabilidade da rede e a utilização eficiente do espaço. A Egret Solar está entusiasmada com o potencial de longo prazo da combinação de energia fotovoltaica flutuante com armazenamento de energia por ar comprimido. Esta parceria representa uma solução de ponta que aborda alguns dos desafios mais prementes da indústria das energias renováveis, ao mesmo tempo que promove um futuro mais verde e sustentável.