El almacenamiento de energía en dióxido de carbono es un nuevo tipo de tecnología de almacenamiento de energía a largo plazo. Según información pública, actualmente tres empresas, Energy Dome, Boruiding Energy y Bairang New Energy, están a la vanguardia mundial.
1. Cúpula de la Energía, Italia
Como describe el nombre de su empresa, "Dome", la característica más significativa del sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono Energy Dome es el uso de enormes bolsas de aire para almacenar gas de dióxido de carbono a una temperatura y presión cercanas a las normales.
En la visión del CEO de Energy Dome, Claudio Spadacini, estas estructuras en forma de cúpula se convertirán en un símbolo de la transición a la energía limpia, "igual que los molinos de viento y los paneles solares".
Eficiente, de bajo coste, flexible, duradero y fiable, Energy Dome afirmó que su sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono alcanzará un coste de la electricidad de 50-60 dólares/MWh (340-410 yuanes/MWh) en los próximos años, lo que será más de dos veces inferior al de las baterías de iones de litio; al mismo tiempo, el almacenamiento de dióxido de carbono de Energy Dome La eficiencia del sistema energético puede alcanzar los 75-80%.
Un año después de que se pusiera en funcionamiento el primer proyecto de demostración comercial de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de 2,5MW/4MWh de Energy Dome, a finales de 2023, Energy Dome anunció que desplegaría el primer proyecto de almacenamiento de energía de larga duración con una duración de 10 horas en Italia. La escala del proyecto es de 20MW/200MWh y se espera que entre en funcionamiento comercial en el tercer trimestre de 2024. Haga clic aquí para obtener más información sobre Top 10 de pilas de alta capacidad.
Según Energy Dome, los gastos de capital necesarios para el proyecto serán inferiores a 50% de los gastos de capital de un proyecto de almacenamiento de energía de iones de litio de 4 horas.
2. Bairang Nueva Energía
Bairang New Energy, fundada en 2021, utiliza la tecnología de interconversión gas-líquido y almacenamiento energético sinérgico en dos estados. Su principio básico consiste en utilizar el exceso de electricidad para comprimir gas de dióxido de carbono a temperatura y presión normales hasta convertirlo en líquido durante el periodo de bajo consumo eléctrico, y luego comprimirlo. La energía térmica generada durante el proceso se almacena; Aquí hay más sobre sistema de almacenamiento solar en el balcón.
Durante los periodos de mayor consumo eléctrico, la energía térmica almacenada se utiliza para calentar dióxido de carbono líquido hasta convertirlo en gas y accionar la turbina para generar electricidad.
Bairang New Energy afirmó que su tecnología de almacenamiento de energía de dióxido de carbono por interconversión gas-líquido tiene un coste de ciclo completo de electricidad tan bajo como 0,15 yuanes/KWh, lo que es obviamente económico; al mismo tiempo, el diseño del sistema de desacoplamiento de la unidad de potencia del sistema y la unidad de capacidad significa que cuando se determina la potencia.
Bajo esta premisa, aumentar el tiempo de almacenamiento de energía sólo requiere ampliar la unidad de capacidad del sistema. Por tanto, cuanto mayor sea el tiempo de almacenamiento de energía, menor será el coste unitario del sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono.
Debido al ciclo cerrado, el sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de Bairang New Energy no se ve afectado por condiciones como la temperatura exterior y el entorno geográfico, y tiene una buena aplicabilidad universal. Las unidades y los equipos relacionados se construyen todos sobre el suelo, por lo que la dificultad de ingeniería es baja y la construcción es rápida.
El almacenamiento y la liberación de energía eléctrica se realizan mediante el cambio físico de fase del dióxido de carbono. Cuando se determinan la temperatura y la presión de cambio de fase, no hay límite de tiempo para el cambio de fase del dióxido de carbono en el sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono por interconversión gas-líquido.
El equipo de la unidad es una máquina rotativa, y el principio de funcionamiento es el mismo que el de la energía térmica. La unidad es similar y puede realizar un trabajo ininterrumpido. El ciclo único máximo de funcionamiento del sistema puede ser de hasta 24 horas, el tiempo único de carga y descarga puede ser de más de 23 horas, y el coeficiente de utilización del tiempo equivalente del sistema puede acercarse a 100%.
El proyecto de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de 10MW/80MWh de Wuhu Conch, que se conectará a la red para la generación de electricidad a finales de 2023, adopta la tecnología de almacenamiento de energía de dióxido de carbono por interconversión gas-líquido de Bairang New Energy. Combinada con las características del proceso de producción de cemento, utiliza el calor residual de los hornos de cemento para mejorar la eficiencia del almacenamiento de energía y convertir el cemento en.
El dióxido de carbono emitido durante el proceso de producción se comprime a alta presión y se almacena en un depósito de gas a alta presión. A continuación, el dióxido de carbono comprimido se libera a través de una válvula de descarga para impulsar la turbina a fin de que gire y genere electricidad.
El sistema está profundamente acoplado a la línea de producción de captura de CCUS de Conch Cement, y utiliza el dióxido de carbono capturado en la línea de producción de cemento para el sistema de almacenamiento de energía para lograr el almacenamiento temporal de dióxido de carbono, que no sólo reduce el coste del sistema de almacenamiento de energía, sino que también reduce el coste de almacenamiento de carbono, logrando la captura y reciclaje de dióxido de carbono.
Al mismo tiempo, al aprovechar plenamente el calor de los gases de combustión por debajo de 110°C generado durante el proceso de producción de cemento, el calor residual se convierte en electricidad y se suministra a la producción, lo que puede permitir a la empresa ahorrar unas 1.565 toneladas de carbón estándar al año; el uso sistemático del calor residual de baja calidad resuelve el problema de la utilización insuficiente del calor residual de baja calidad en las plantas de cemento.
3.Borui Dingneng
Recientemente, Zhang Zhentao, científico jefe de Boruiding Energy, presentó en una entrevista con ESPlaza Long-term Energy Storage Network, "Boruiding Energy utiliza tecnología de almacenamiento de energía de dióxido de carbono matricial. Más información fabricantes de bess.
El dióxido de carbono del lado de alta presión puede almacenarse en estado supercrítico o en forma líquida a alta presión y expandirse. Los lados posterior y de baja presión pueden almacenarse en forma gaseosa o líquida.
Por lo tanto, en comparación con otras rutas tecnológicas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono, las combinaciones de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de Boruiding Energy son más diversas y pueden responder con flexibilidad a diferentes escenarios."
A diferencia de las empresas dedicadas actualmente a la investigación y desarrollo de tecnología de almacenamiento de energía de dióxido de carbono en todo el mundo, Borui Dingneng es la única empresa controlada por chinos y el único equipo nacional integrado de investigación e industria en este campo tecnológico, añadió Zhang Zhentao.
El nuevo almacenamiento de energía de dióxido de carbono de Borui Dingneng se basa en los principios del ciclo de Brayton hacia delante y el ciclo de Carnot hacia atrás. Licúa el dióxido de carbono y lo almacena a baja presión, e impulsa el expansor para generar electricidad mediante gasificación reforzada. Esta tecnología tiene las características de alta eficiencia de ciclo, baja dificultad de construcción, larga vida operativa (de 30 a 50 años), bajo coste del sistema, compatible con la tecnología CCUS, y no está restringida por las condiciones geográficas.
Además, en términos de escenarios de aplicación, la tecnología de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de Boruiding Energy puede ajustarse a la tendencia tecnológica de CCUS y realizar la "conversión de residuos en tesoros" de dióxido de carbono, que también es de gran valor para la conservación de energía y la reducción de carbono.
Según Yue Yunkai, cofundador y consejero delegado de Borui Dingneng, Borui Dingneng domina tecnologías clave como el proceso térmico de almacenamiento de energía de dióxido de carbono y el control automático, especialmente la tecnología de compresión transcrítica de CO2 de alta relación de presión y amplias condiciones de funcionamiento, la tecnología de baja exergía Borui Ding
Energy ha logrado avances en la tecnología de intercambio/almacenamiento de calor de alta carga, amplias condiciones de funcionamiento y tecnología de expansión de turbinas de CO2 de alta velocidad, así como en la tecnología de respuesta oportuna y control inteligente del sistema basada en el almacenamiento de energía y la programación de acciones de liberación.
En términos de desarrollo de productos, el sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono desarrollado por Boruiding Energy puede alcanzar una eficiencia de almacenamiento de energía de hasta 75%, puede lograr una vida útil de más de 30 años, y el coste de la electricidad es tan bajo como unos 0,15 yuanes/KWh.
En agosto de 2023, se completará el primer proyecto de demostración y verificación de almacenamiento de energía de dióxido de carbono líquido de 100 kilovatios del país; en octubre, se completarán la depuración y las pruebas conjuntas del sistema del proyecto; en diciembre, se presentará el proyecto para la primera central eléctrica comercial de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de 100MW/400MWh del mundo...
Aunque Boruidingneng, fundada en 2022, empezó tarde, se está haciendo un nombre en el mercado del almacenamiento de energía de dióxido de carbono gracias a su continua capacidad de iteración tecnológica.
4. Equipo básico
El sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono consta principalmente de tanques de almacenamiento de alta y baja presión, compresores, turbinas y unidades de almacenamiento de calor y frío.
Comparado con el aire, el dióxido de carbono tiene un peso molecular mayor, por lo que la turbina y el compresor serán más pequeños. Tras la producción en serie, se puede reducir la cantidad de materias primas utilizadas y disminuir el coste.
Como equipo clave en la etapa de almacenamiento de energía de dióxido de carbono, el rendimiento del compresor afecta directamente a la eficiencia de conversión del sistema. Según las distintas formas de comprimir el fluido de trabajo, los compresores suelen dividirse en dos categorías: compresores de desplazamiento positivo y compresores de turbina.
Según las diferentes formas de cambiar el volumen de trabajo de los compresores de desplazamiento positivo, se pueden dividir en dos categorías: compresores alternativos y compresores rotativos. Entre ellos, los compresores de pistón son los compresores alternativos más utilizados; los compresores rotativos incluyen compresores de tornillo, compresores scroll, compresores de paletas deslizantes y compresores de rotor rodante.
Los compresores de turbina pueden dividirse en compresores centrífugos y compresores de flujo axial en función de las diferentes direcciones del flujo de gas.
Debido a la gran presión en el lado de alta presión de los sistemas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono, los compresores rotativos no suelen ser adecuados para los sistemas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono. Debido a las restricciones de caudal, los compresores de pistón suelen ser adecuados para sistemas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono de pequeño caudal, y los compresores de turbina suelen ser adecuados para sistemas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono a gran escala.
En cuanto a los compresores de pistón de dióxido de carbono, los fabricantes que actualmente ocupan importantes mercados en el mundo son principalmente la italiana Dorin Compressor Company, Frascold Compressor Company, Refcomp Compressor Company, y la alemana Bizer Refrigeration Technology Co., Ltd.
En cuanto a los compresores de turbina de dióxido de carbono, entre los fabricantes de compresores centrífugos figuran principalmente Danfoss, Mitsubishi Heavy Industries, Atlas Copco y otras empresas; hay relativamente pocos fabricantes de compresores de flujo axial. Los principales fabricantes actuales son MAN Energy Solutions en Alemania y Howden en el Reino Unido. Más información sobre almacenamiento de energía fotovoltaica.
5. Resumen
En resumen, la promoción comercial del almacenamiento de energía de dióxido de carbono tiene perspectivas prometedoras. Sin embargo, el sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono también presenta algunas deficiencias.
En primer lugar, es necesario profundizar en la investigación básica de innovación sobre el almacenamiento de energía de dióxido de carbono. No hay suficiente investigación teórica sobre el sistema tecnológico básico de los sistemas de almacenamiento de energía de dióxido de carbono, y falta un diseño completo de nivel superior y un apoyo de nivel inferior.
Aún quedan muchas tecnologías clave por superar en el almacenamiento de energía de dióxido de carbono en lo que respecta a la teoría de construcción del ciclo termodinámico, la estrategia de control del funcionamiento dinámico del sistema, el desarrollo de equipos clave y la selección de materiales de alto rendimiento. Al mismo tiempo, también existe cierta presión práctica en el procesamiento y la fabricación de equipos, la aplicación del sistema, etc.
Debido a las propiedades únicas del dióxido de carbono, como su baja viscosidad, alta densidad y bajo punto crítico, también existen algunos problemas potenciales cuando funciona el compresor del sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono.
Pero como espera Energy Dome en su web oficial: "Batería de CO2, la única alternativa viable para el almacenamiento de energía de larga duración". En el futuro, con la expansión de la cuota de mercado y la continua iteración y actualización de la tecnología, el sistema de almacenamiento de energía de dióxido de carbono será cada vez más caro, tanto en términos de coste como de precio.
Se mejorarán tanto las prestaciones como el rendimiento. También se espera que el almacenamiento de energía de dióxido de carbono, que actualmente es un poco "nicho", se convierta en una importante dirección de desarrollo para la eas tecnologías de almacenamiento de energía.
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