Die Kohlendioxid-Energiespeicherung ist eine neuartige Technologie zur langfristigen Energiespeicherung. Öffentlichen Informationen zufolge stehen derzeit drei Unternehmen, Energy Dome, Boruiding Energy und Bairang New Energy, weltweit an der Spitze.
1. Energiekuppel, Italien
Wie der Firmenname "Dome" schon sagt, besteht das wichtigste Merkmal des Energy Dome-Kohlendioxid-Energiespeichersystems in der Verwendung von riesigen Luftsäcken zur Speicherung von Kohlendioxidgas bei nahezu normaler Temperatur und normalem Druck.
In der Vision von Claudio Spadacini, CEO von Energy Dome, werden diese kuppelförmigen Strukturen zu einem Symbol für den Übergang zu sauberer Energie, "genau wie Windmühlen und Sonnenkollektoren".
Effizient, kostengünstig, flexibel, langlebig und zuverlässig, Energy Dome sagte, dass sein Kohlendioxid-Energiespeichersystem in den nächsten Jahren einen Strompreis von 50-60 US-Dollar/MWh (340-410 Yuan/MWh) erreichen wird, der mehr als doppelt so hoch ist wie der von Lithium-Ionen-Batterien; gleichzeitig kann Energy Dome Kohlendioxidspeicher die Effizienz des Energiesystems auf 75-80% steigern.
Ein Jahr nach der Inbetriebnahme des ersten kommerziellen 2,5MW/4MWh-Demonstrationsprojekts von Energy Dome zur Speicherung von Kohlendioxid Ende 2023 kündigte Energy Dome an, dass es das erste Langzeit-Energiespeicherprojekt mit einer Dauer von 10 Stunden in Italien in Betrieb nehmen wird. Das Projekt hat einen Umfang von 20MW/200MWh und soll im dritten Quartal 2024 in Betrieb genommen werden. Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren über Top 10 Batteriezellen mit hoher Kapazität.
Nach Angaben von Energy Dome werden die für das Projekt erforderlichen Investitionsausgaben weniger als 50% der Investitionsausgaben für ein 4-Stunden-Lithium-Ionen-Energiespeicherprojekt betragen.
2. Bairang Neue Energie
Das 2021 gegründete Unternehmen Bairang New Energy setzt auf die Gas-Flüssig-Umwandlung und die Technologie der Energiespeicherung mit Zweistufen-Synergie. Das Grundprinzip besteht darin, überschüssigen Strom zu nutzen, um Kohlendioxidgas bei normaler Temperatur und normalem Druck während der Zeit des geringen Stromverbrauchs zu verflüssigen und dann zu verdichten. Die während des Prozesses erzeugte Wärmeenergie wird gespeichert; Hier finden Sie mehr über Balkon-Solarspeichersystem.
In Spitzenverbrauchszeiten wird die gespeicherte Wärmeenergie genutzt, um flüssiges Kohlendioxid in den gasförmigen Zustand zu versetzen und die Turbine zur Stromerzeugung anzutreiben.
Bairang New Energy sagte, dass seine Gas-Flüssig-Umwandlung Kohlendioxid-Energiespeicher-Technologie hat eine Full-Cycle-Kosten von Strom so niedrig wie 0,15 Yuan / kWh, die offensichtlich wirtschaftlich ist; zur gleichen Zeit, das System Design der Entkopplung des Systems Power Unit und Kapazität Einheit bedeutet, dass, wenn die Macht bestimmt wird.
Unter der Prämisse, dass eine Verlängerung der Energiespeicherzeit nur eine Erweiterung der Systemkapazitätseinheit erfordert. Je länger die Energiespeicherzeit ist, desto geringer sind daher die Stückkosten des Kohlendioxid-Energiespeichersystems.
Aufgrund des geschlossenen Kreislaufs ist das Kohlendioxid-Energiespeichersystem von Bairang New Energy unabhängig von Bedingungen wie der Außentemperatur und der geografischen Umgebung und lässt sich universell einsetzen. Die Einheiten und die dazugehörige Ausrüstung werden alle oberirdisch gebaut, so dass die technischen Schwierigkeiten gering sind und der Bau schnell vonstatten geht.
Die Speicherung und Freisetzung von elektrischer Energie erfolgt durch den physikalischen Phasenwechsel von Kohlendioxid. Wenn die Temperatur und der Druck der Phasenumwandlung festgelegt sind, gibt es keine zeitliche Begrenzung für die Phasenumwandlung von Kohlendioxid im Kohlendioxid-Energiespeichersystem mit Gas-Flüssig-Umwandlung.
Das Aggregat ist eine rotierende Maschine und funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Wärmekraftwerk. Das Gerät ist ähnlich und kann ohne Unterbrechung arbeiten. Der maximale einzelne Zyklus des Systembetriebs kann bis zu 24 Stunden betragen, die einzelne Lade- und Entladezeit kann mehr als 23 Stunden betragen, und der äquivalente Zeitnutzungskoeffizient des Systems kann nahe an 100% liegen.
Das Wuhu Conch 10MW/80MWh Kohlendioxid-Energiespeicherprojekt, das Ende 2023 zur Stromerzeugung an das Netz angeschlossen werden soll, nutzt die Gas-Flüssig-Umwandlungstechnologie für Kohlendioxid-Energiespeicher von Bairang New Energy. In Verbindung mit den Prozessmerkmalen der Zementherstellung wird die Abwärme der Zementöfen genutzt, um die Effizienz der Energiespeicherung zu verbessern und Zement in Energie umzuwandeln.
Das während des Produktionsprozesses freigesetzte Kohlendioxid wird auf einen hohen Druck verdichtet und in einem Hochdruck-Gasspeicher gespeichert. Das komprimierte Kohlendioxid wird dann über ein Ablassventil freigesetzt, um die Turbine in Drehung zu versetzen und Strom zu erzeugen.
Das System ist eng mit der CCUS-Produktionslinie von Conch Cement gekoppelt und nutzt das in der Zementproduktionslinie abgeschiedene Kohlendioxid für das Energiespeichersystem, um eine vorübergehende Speicherung von Kohlendioxid zu erreichen, wodurch nicht nur die Kosten des Energiespeichersystems, sondern auch die Kosten der Kohlenstoffspeicherung gesenkt werden und eine Kohlendioxidabscheidung und -verwertung erreicht wird.
Gleichzeitig wird durch die vollständige Nutzung der Wärme des bei der Zementherstellung anfallenden Rauchgases unter 110°C die Abwärme in Strom umgewandelt und der Produktion zugeführt, wodurch das Unternehmen etwa 1.565 Tonnen Standardkohle pro Jahr einsparen kann; durch die systematische Nutzung von minderwertiger Abwärme wird das Problem der unzureichenden Nutzung von minderwertiger Abwärme in Zementwerken gelöst.
3. Borui Dingneng
Kürzlich stellte Zhang Zhentao, leitender Wissenschaftler von Boruiding Energy, in einem Interview mit ESPlaza Long-term Energy Storage Network vor: "Boruiding Energy verwendet die Matrix-Kohlendioxid-Energiespeichertechnologie. Hier sind mehr über Top bess Hersteller.
Das hochdruckseitige Kohlendioxid kann in überkritischem Zustand oder in flüssiger Hochdruckform gelagert werden und expandiert. Die Rück- und Niederdruckseite kann in gasförmiger oder flüssiger Form gelagert werden.
Im Vergleich zu anderen Kohlendioxid-Energiespeichertechnologien sind die Kohlendioxid-Energiespeicherkombinationen von Boruiding Energy daher vielfältiger und können flexibel unterschiedliche Szenarien abdecken."
Im Gegensatz zu den Unternehmen, die sich derzeit weltweit mit der Erforschung und Entwicklung von Kohlendioxid-Energiespeichertechnologien befassen, ist Borui Dingneng das einzige von Chinesen kontrollierte Unternehmen und das einzige inländische integrierte Forschungs- und Industrieteam in diesem Technologiebereich, fügte Zhang Zhentao hinzu.
Der neue Kohlendioxid-Energiespeicher von Borui Dingneng basiert auf den Prinzipien des vorwärtsgerichteten Brayton-Zyklus und des umgekehrten Carnot-Zyklus. Er verflüssigt Kohlendioxid und speichert es bei niedrigem Druck und treibt den Expander an, um durch verstärkte Vergasung Strom zu erzeugen. Diese Technologie zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad, einen geringen Konstruktionsaufwand, eine lange Betriebsdauer (30 bis 50 Jahre), niedrige Systemkosten, Kompatibilität mit der CCUS-Technologie und Unabhängigkeit von geografischen Gegebenheiten aus.
Darüber hinaus kann die Kohlendioxid-Energiespeichertechnologie von Boruiding Energy in Bezug auf die Anwendungsszenarien dem technologischen Trend von CCUS entsprechen und die "Umwandlung von Abfall in einen Schatz" von Kohlendioxid realisieren, was ebenfalls von hohem Wert für die Energieeinsparung und die Kohlenstoffreduzierung ist.
Laut Yue Yunkai, Mitbegründer/CEO von Borui Dingneng, beherrscht Borui Dingneng Schlüsseltechnologien wie den thermischen Prozess der Kohlendioxid-Energiespeicherung und die automatische Steuerung, insbesondere die transkritische CO2-Kompressionstechnologie mit hohem Druckverhältnis und weiten Betriebsbedingungen, sowie die Technologie der niedrigen Exergie Borui Ding
Energy hat Durchbrüche bei der Technologie für Hochlast-Wärmeaustausch und -speicherung, bei den vielfältigen Betriebsbedingungen und der Hochgeschwindigkeits-CO2-Turbinen-Expansionstechnologie sowie bei der zeitnahen Reaktion und der intelligenten Systemsteuerungstechnologie auf der Grundlage der Energiespeicherung und der Planung von Freisetzungsmaßnahmen erzielt.
Was die Produktentwicklung betrifft, so kann das von Boruiding Energy selbst entwickelte Kohlendioxid-Energiespeichersystem eine Energiespeichereffizienz von bis zu 75% erreichen, eine Lebensdauer von mehr als 30 Jahren erreichen und die Stromkosten liegen bei nur etwa 0,15 Yuan/KWh.
Im August 2023 wird das landesweit erste 100-Kilowatt-Demonstrations- und Verifizierungsprojekt für flüssige Kohlendioxid-Energiespeicher abgeschlossen sein; im Oktober wird das gemeinsame Debugging und Testen des Projektsystems abgeschlossen sein; im Dezember wird das Projekt für das weltweit erste kommerzielle 100MW/400MWh-Kohlendioxid-Energiespeicherkraftwerk angemeldet...
Obwohl das 2022 gegründete Unternehmen Boruidingneng erst spät gegründet wurde, hat es sich auf dem Markt für Kohlendioxyd-Energiespeicher durch seine Fähigkeit zur kontinuierlichen Technologie-Iteration einen Namen gemacht.
4. Kernausrüstung
Das Kohlendioxid-Energiespeichersystem besteht hauptsächlich aus Hoch- und Niederdruckspeichern, Kompressoren, Turbinen sowie Wärme- und Kältespeichern.
Im Vergleich zu Luft hat Kohlendioxid ein größeres Molekulargewicht, so dass die Turbine und der Kompressor kleiner ausfallen werden. Nach der Massenproduktion kann die Menge der verwendeten Rohstoffe reduziert und die Kosten gesenkt werden.
Als Schlüsselelement der Kohlendioxid-Energiespeicherung wirkt sich die Leistung des Kompressors direkt auf die Umwandlungseffizienz des Systems aus. Je nach Art der Verdichtung des Arbeitsmediums lassen sich Kompressoren in der Regel in zwei Kategorien einteilen: Verdrängerkompressoren und Turbinenkompressoren.
Je nach der Art der Veränderung des Arbeitsvolumens von Verdrängungskompressoren können diese in zwei Kategorien unterteilt werden: Hubkolbenkompressoren und Rotationskompressoren. Unter ihnen sind Kolbenkompressoren die am weitesten verbreiteten Hubkolbenkompressoren; zu den Rotationskompressoren gehören Schraubenkompressoren, Scrollkompressoren, Gleitschieberkompressoren und Rollkolbenkompressoren.
Turbinenkompressoren können aufgrund der unterschiedlichen Strömungsrichtung des Gases in Zentrifugalkompressoren und Axialkompressoren unterteilt werden.
Aufgrund des hohen Drucks auf der Hochdruckseite von Kohlendioxid-Energiespeichersystemen sind Rotationskompressoren in der Regel nicht für Kohlendioxid-Energiespeichersysteme geeignet. Aufgrund von Strömungsbeschränkungen eignen sich Kolbenkompressoren in der Regel für Kohlendioxid-Energiespeichersysteme mit geringem Durchfluss und Turbinenkompressoren für Kohlendioxid-Energiespeichersysteme in großem Maßstab.
Zu den Herstellern von Kohlendioxid-Kolbenkompressoren, die derzeit wichtige Märkte in der Welt besetzen, gehören vor allem die italienische Dorin Compressor Company, Frascold Compressor Company, Refcomp Compressor Company und die deutsche Bizer Refrigeration Technology Co, Ltd.
Zu den Herstellern von Kohlendioxid-Turbinenkompressoren gehören vor allem Danfoss, Mitsubishi Heavy Industries, Atlas Copco und andere Unternehmen; es gibt relativ wenige Hersteller von Axialkompressoren. Zu den derzeit wichtigsten Herstellern gehören MAN Energy Solutions in Deutschland und Howden im Vereinigten Königreich. Hier finden Sie weitere Informationen über photovoltaische Energiespeicherung.
5. Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die kommerzielle Förderung der Kohlendioxid-Energiespeicherung vielversprechende Aussichten hat. Allerdings weist das Kohlendioxid-Energiespeichersystem auch einige Mängel auf.
Zunächst einmal muss die Innovationsgrundlagenforschung zur Kohlendioxid-Energiespeicherung vertieft werden. Es gibt nur unzureichende theoretische Forschungen über das technologische Kernsystem von Kohlendioxid-Energiespeichersystemen, und es mangelt an einem vollständigen Top-Level-Design und Bottom-Level-Support.
Bei der Kohlendioxid-Energiespeicherung sind noch viele Schlüsseltechnologien zu überwinden, und zwar in Bezug auf die Theorie des thermodynamischen Kreislaufs, die Strategie zur Steuerung des dynamischen Betriebs des Systems, die Entwicklung von Schlüsselgeräten und die Auswahl von Hochleistungsmaterialien. Gleichzeitig besteht auch ein gewisser praktischer Druck bei der Verarbeitung und Herstellung der Ausrüstung, der Systemanwendung usw.
Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Kohlendioxid, wie niedrige Viskosität, hohe Dichte und niedriger kritischer Punkt, gibt es auch einige potenzielle Probleme, wenn der Kompressor im Kohlendioxid-Energiespeichersystem in Betrieb ist.
Aber wie Energy Dome auf seiner offiziellen Website erwartet: "Die CO2-Batterie ist die einzige praktikable Alternative für die langfristige Energiespeicherung." In der Zukunft wird das Kohlendioxid-Energiespeichersystem mit der Ausweitung des Marktanteils und der kontinuierlichen Iteration und Verbesserung der Technologie immer teurer werden, sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Kosten.
Sowohl die Leistung als auch die Leistungsfähigkeit werden verbessert werden. Die Kohlendioxid-Energiespeicherung, die derzeit noch ein wenig "Nischendasein" fristet, dürfte sich ebenfalls zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung für langfristige eEnergiespeichertechnologien.
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