水上太陽光発電と圧縮空気エネルギー貯蔵の組み合わせ

エジプトと英国の研究者が新しい浮体を開発太陽光発電システム圧縮空気をエネルギー貯蔵に利用するコンセプト。このシステムの往復効率は 34.1%、エネルギー効率は 41% です。

エジプトのポートサイド大学と英国のストラスクライド大学の科学者らは、新しいエネルギー管理戦略を通じて圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）と浮遊太陽光発電を組み合わせることを提案した。

「太陽エネルギーの断続性と可用性の問題を克服するために、提案されている浮体式太陽光発電システムには、新しいエネルギー管理戦略によって制御される環境に優しいハイブリッド圧縮空気エネルギー貯蔵システムが装備されており、許容値を超えずにシステムのコンポーネント間の電力の流れを効率的に管理します。」安全な運用のための運用限界です」と研究の筆頭著者であるエルカン・オテルカス氏はpvマガジンに語った。 「この制御戦略は、負荷要件を確実に満たし、低グレードの太陽光発電でも利用できるように設計されており、これにより電力の無駄が削減され、システム効率が向上します。」

提案されたコンセプトでは、エネルギー管理戦略は決定論的なルールベースのアプローチに従い、問題のシステムの燃費や排出量マップを利用してルールを決定します。 「このアプローチは、人間の専門知識、直感、ヒューリスティック、数学的モデルを利用して、システムコンポーネントの動作を制御する一連の所定のルールを生成します」とグループは強調した。 「これらのルールは解釈可能であり、低い計算負荷でさまざまな運用シナリオのパフォーマンスを向上させるために調整できます。」

5 kW のプロトタイプは、周囲の水と継続的に直接接触する部分的に浮いた PV パネルを使用しています。これにより、効率的かつ自由な冷却が提供され、周囲の水との熱平衡の結果として PV パネルの効率が向上します。を支えるために使用されるフローティングプラットフォーム太陽光発電システム太陽光を自動的に追跡して太陽エネルギーの生産量を増やし、プラットフォームの喫水と PV パネルの傾斜角を調整して冷却を制御したり、蓄積したほこりを掃除したり、損傷を避けるために PV パネルを完全に水没させたりすることで水没率を変更することができます。厳しい気象条件下で。

この貯蔵システムは、熱エネルギー貯蔵 (TES) と統合された断熱 CAES システムとして説明されています。これは、浮遊プラットフォームの隅に配置された 4 つの非補償空気鋼タンクで構成されています。 「空気を貯蔵する前に、高温の圧縮空気は熱交換器で冷却されます」と研究者らは説明した。 「生成されたPV電力がエアコンプレッサーに必要な電力よりも低いか高い場合は常に、この電気を熱の形でTESに蓄えることが提案されています。」

温水タンクには熱交換器も組み込まれており、膨張する前に圧縮空気の温度を上昇させます。圧縮空気は温水タンクを介して放出され、加熱された後、膨張機で膨張し、発電機を使用して電気を回生します。

研究チームは一連のシミュレーションを通じて、システムの往復効率が34.1%、エネルギー効率が41%で、最も強力なシステムパフォーマンスが12月から1月の間に観察されることを発見した。 「従来のCAESシステムと比較して、提案されたハイブリッドCAESシステムは年間126.4天然ガスの燃料を節約できる」と学者らは強調した。 「この燃料節約により、システム運用コストが年間燃料費 27,690 ドル削減され、経済的メリットも得られます。」

また、システムのエネルギー効率とエクセルギー効率が個々のコンポーネントの効率に大きく影響される可能性があることも判明し、設計外および部分負荷動作条件では効率が低下する可能性があると述べています。

このシステムは、『Energy』誌に掲載された「部分浮遊太陽光発電所のためのハイブリッド圧縮空気エネルギー貯蔵システムと制御戦略」で説明されています。

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