Le stockage d'énergie au dioxyde de carbone est un nouveau type de technologie de stockage d'énergie à long terme. Selon les informations publiques, trois entreprises, Energy Dome, Boruiding Energy et Bairang New Energy, sont actuellement à l'avant-garde au niveau mondial.
1. Energy Dome, Italie
Comme l'indique le nom de l'entreprise, "Dome", la caractéristique la plus importante du système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone Energy Dome est l'utilisation d'énormes coussins d'air pour stocker le dioxyde de carbone à une température et une pression proches de la normale.
Selon Claudio Spadacini, PDG d'Energy Dome, ces structures en forme de dôme deviendront un symbole de la transition vers l'énergie propre, "au même titre que les éoliennes et les panneaux solaires".
Efficace, peu coûteux, flexible, durable et fiable, Energy Dome a déclaré que son système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone atteindra un coût d'électricité de 50-60 dollars US/MWh (340-410 yuans/MWh) dans les prochaines années, ce qui sera plus de deux fois inférieur aux batteries lithium-ion ; en même temps, le stockage de dioxyde de carbone d'Energy Dome L'efficacité du système énergétique peut atteindre 75-80%.
Un an après la mise en service du premier projet de démonstration commerciale de stockage d'énergie au dioxyde de carbone de 2,5MW/4MWh d'Energy Dome, à la fin de l'année 2023, Energy Dome a annoncé qu'elle déploierait le premier projet de stockage d'énergie de longue durée, d'une durée de 10 heures, en Italie. L'échelle du projet est de 20MW/200MWh et la mise en service commerciale est prévue pour le troisième trimestre 2024. Cliquez ici pour en savoir plus Top 10 des éléments de batterie à haute capacité.
Selon Energy Dome, les dépenses d'investissement requises pour le projet seront inférieures à 50% des dépenses d'investissement pour un projet de stockage d'énergie au lithium-ion de 4 heures.
2. Bairang New Energy
Bairang New Energy, fondée en 2021, utilise l'interconversion gaz-liquide et la technologie de stockage de l'énergie par synergie à deux états. Son principe de base consiste à utiliser l'électricité excédentaire pour comprimer le dioxyde de carbone gazeux à température et pression normales en liquide pendant la période de faible consommation d'électricité, puis à le comprimer. L'énergie thermique générée au cours du processus est stockée. système de stockage solaire pour les balcons.
Pendant les périodes de pointe, l'énergie thermique stockée est utilisée pour chauffer le dioxyde de carbone liquide à l'état gazeux et faire tourner la turbine pour produire de l'électricité.
Bairang New Energy a déclaré que sa technologie de stockage d'énergie au dioxyde de carbone par interconversion gaz-liquide a un coût de cycle complet de l'électricité aussi bas que 0,15 yuan/KWh, ce qui est manifestement économique ; en même temps, la conception du système consistant à découpler l'unité de puissance du système et l'unité de capacité signifie que lorsque la puissance est déterminée, le coût de l'électricité est inférieur à 0,15 yuan/KWh.
Selon ce principe, l'augmentation de la durée de stockage de l'énergie ne nécessite qu'une augmentation de l'unité de capacité du système. Par conséquent, plus la durée de stockage de l'énergie est longue, plus le coût unitaire du système de stockage de l'énergie au dioxyde de carbone est faible.
Grâce au cycle fermé, le système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone de Bairang New Energy n'est pas affecté par des conditions telles que la température extérieure et l'environnement géographique, et présente une bonne applicabilité universelle. Les unités et les équipements connexes sont tous construits en surface, de sorte que les difficultés d'ingénierie sont faibles et la construction rapide.
Le stockage et la libération de l'énergie électrique sont réalisés par le changement de phase physique du dioxyde de carbone. Lorsque la température et la pression de changement de phase sont déterminées, il n'y a pas de limite de temps pour le changement de phase du dioxyde de carbone dans le système de stockage d'énergie du dioxyde de carbone à interconversion gaz-liquide.
L'équipement de l'unité est une machine rotative, et le principe de fonctionnement est le même que celui de l'énergie thermique. L'unité est similaire et peut fonctionner sans interruption. Le cycle unique maximum de fonctionnement du système peut atteindre 24 heures, le temps de charge et de décharge unique peut être supérieur à 23 heures, et le coefficient d'utilisation du temps équivalent du système peut être proche de 100%.
Le projet de stockage d'énergie de dioxyde de carbone Wuhu Conch 10MW/80MWh qui sera connecté au réseau pour la production d'électricité à la fin de 2023 adopte la technologie de stockage d'énergie de dioxyde de carbone par interconversion gaz-liquide de Bairang New Energy. Combinée aux caractéristiques du processus de production du ciment, elle utilise la chaleur résiduelle des fours à ciment pour améliorer l'efficacité du stockage de l'énergie et convertir le ciment en énergie.
Le dioxyde de carbone émis au cours du processus de production est comprimé à haute pression et stocké dans un réservoir de gaz à haute pression. Le dioxyde de carbone comprimé est ensuite libéré par une soupape de décharge pour faire tourner la turbine et produire de l'électricité.
Le système est étroitement lié à la ligne de production de ciment de Conch et utilise le dioxyde de carbone capturé sur la ligne de production de ciment pour le système de stockage d'énergie afin de réaliser le stockage temporaire du dioxyde de carbone, ce qui réduit non seulement le coût du système de stockage d'énergie mais aussi le coût du stockage du carbone, réalisant ainsi le captage et le recyclage du dioxyde de carbone.
En même temps, en utilisant pleinement la chaleur des gaz de combustion inférieurs à 110°C générés pendant le processus de production du ciment, la chaleur résiduelle est convertie en électricité et fournie à la production, ce qui peut permettre à l'entreprise d'économiser environ 1 565 tonnes de charbon standard par an ; l'utilisation systématique de la chaleur résiduelle de faible qualité résout le problème de l'utilisation insuffisante de la chaleur résiduelle de faible qualité dans les usines de ciment.
3.Borui Dingneng
Récemment, Zhang Zhentao, directeur scientifique de Boruiding Energy, a déclaré lors d'un entretien avec le réseau ESPlaza Long-term Energy Storage Network : "Boruiding Energy utilise la technologie matricielle de stockage de l'énergie au dioxyde de carbone. Voici plus d'informations sur le top fabricants de bess.
Le dioxyde de carbone du côté haute pression peut être stocké à l'état supercritique ou sous forme liquide à haute pression et se dilater. Les côtés arrière et basse pression peuvent être stockés sous forme gazeuse ou liquide.
Par conséquent, par rapport à d'autres technologies de stockage du dioxyde de carbone, les combinaisons de stockage du dioxyde de carbone de Boruiding Energy sont plus diversifiées et peuvent répondre de manière flexible à différents scénarios.
Zhang Zhentao a ajouté que Borui Dingneng est la seule entreprise contrôlée par des Chinois et la seule équipe nationale intégrée de recherche et d'industrie dans ce domaine technologique, à la différence des entreprises actuellement engagées dans la recherche et le développement de la technologie de stockage de l'énergie du dioxyde de carbone dans le monde entier.
Le nouveau système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone de Borui Dingneng est basé sur les principes du cycle de Brayton avant et du cycle de Carnot inversé. Il liquéfie le dioxyde de carbone et le stocke à basse pression, et entraîne l'expandeur pour produire de l'électricité par gazéification stimulée. Cette technologie présente les caractéristiques suivantes : haute efficacité du cycle, faible difficulté de construction, longue durée de vie (30 à 50 ans), faible coût du système, compatibilité avec la technologie CCUS et absence de restrictions liées aux conditions géographiques.
En outre, en termes de scénarios d'application, la technologie de stockage de l'énergie du dioxyde de carbone de Boruiding Energy peut se conformer à la tendance technologique du CCUS et réaliser la "transformation des déchets en trésors" du dioxyde de carbone, ce qui est également très utile pour la conservation de l'énergie et la réduction des émissions de carbone.
Selon Yue Yunkai, cofondateur et directeur général de Borui Dingneng, Borui Dingneng a maîtrisé des technologies clés telles que le processus thermique et le contrôle automatique du stockage de l'énergie du dioxyde de carbone, en particulier la technologie de compression transcritique du CO2 à rapport de pression élevé et à conditions de fonctionnement étendues, la technologie à faible énergie de Borui Ding, la technologie à faible énergie de Borui Ding et la technologie à faible énergie de Borui Ding.
Energy a réalisé des percées dans le domaine de la technologie d'échange/stockage de chaleur à haute charge, des conditions de fonctionnement étendues et de la technologie d'expansion à grande vitesse des turbines à CO2, ainsi que de la technologie de réponse opportune et de contrôle intelligent du système basée sur le stockage de l'énergie et la programmation des actions de libération.
En termes de développement de produits, le système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone développé par Boruiding Energy peut atteindre une efficacité de stockage d'énergie de 75%, une durée de vie de plus de 30 ans et un coût de l'électricité aussi bas que 0,15 yuan/KWh.
En août 2023, le premier projet de démonstration et de vérification du stockage d'énergie liquide de dioxyde de carbone de 100 kilowatts du pays sera achevé ; en octobre, le débogage et les essais conjoints du système du projet seront achevés ; en décembre, le projet sera déposé pour la première centrale électrique commerciale de stockage d'énergie de dioxyde de carbone de 100MW/400MWh au monde...
Bien que Boruidingneng, fondée en 2022, ait démarré tardivement, elle se fait un nom sur le marché du stockage de l'énergie au dioxyde de carbone grâce à ses capacités d'itération technologique continue.
4. Équipement de base
Le système de stockage d'énergie du dioxyde de carbone se compose principalement de réservoirs de stockage à haute et basse pression, de compresseurs, de turbines et d'unités de stockage de chaleur et de froid.
Par rapport à l'air, le dioxyde de carbone a un poids moléculaire plus élevé, de sorte que la turbine et le compresseur seront plus petits. Après la production de masse, la quantité de matières premières utilisées peut être réduite, de même que le coût.
En tant qu'équipement clé de l'étape de stockage de l'énergie du dioxyde de carbone, la performance du compresseur affecte directement l'efficacité de conversion du système. En fonction des différentes manières de comprimer le fluide de travail, les compresseurs peuvent généralement être divisés en deux catégories : les compresseurs volumétriques et les compresseurs à turbine.
Selon les différentes manières de modifier le volume de travail des compresseurs volumétriques, ceux-ci peuvent être divisés en deux catégories : les compresseurs alternatifs et les compresseurs rotatifs. Les compresseurs rotatifs comprennent les compresseurs à vis, les compresseurs à spirale, les compresseurs à palettes et les compresseurs à rotor roulant.
Les compresseurs à turbine peuvent être divisés en compresseurs centrifuges et compresseurs à flux axial en fonction des différentes directions du flux de gaz.
En raison de la pression élevée du côté haute pression des systèmes de stockage d'énergie au dioxyde de carbone, les compresseurs rotatifs ne sont généralement pas adaptés aux systèmes de stockage d'énergie au dioxyde de carbone. En raison des restrictions de débit, les compresseurs à piston conviennent généralement aux systèmes de stockage d'énergie au dioxyde de carbone à faible débit, et les compresseurs à turbine conviennent généralement aux systèmes de stockage d'énergie au dioxyde de carbone à grande échelle.
En ce qui concerne les compresseurs à piston de dioxyde de carbone, les fabricants qui occupent actuellement d'importants marchés dans le monde sont principalement les sociétés italiennes Dorin Compressor Company, Frascold Compressor Company, Refcomp Compressor Company et la société allemande Bizer Refrigeration Technology Co.
En ce qui concerne les compresseurs à turbine de dioxyde de carbone, les fabricants de compresseurs centrifuges comprennent principalement Danfoss, Mitsubishi Heavy Industries, Atlas Copco et d'autres sociétés ; il y a relativement peu de fabricants de compresseurs à flux axial. Les principaux fabricants actuels sont MAN Energy Solutions en Allemagne et Howden au Royaume-Uni. Voici plus d'informations sur stockage de l'énergie photovoltaïque.
5. Résumé
En résumé, la promotion commerciale du stockage d'énergie au dioxyde de carbone a des perspectives prometteuses. Toutefois, le système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone présente également certaines lacunes.
Tout d'abord, la recherche fondamentale sur l'innovation en matière de stockage d'énergie au dioxyde de carbone doit être approfondie. La recherche théorique sur le système technologique de base des systèmes de stockage d'énergie au dioxyde de carbone est insuffisante, et il manque une conception complète au niveau supérieur et un soutien au niveau inférieur.
De nombreuses technologies clés doivent encore être maîtrisées dans le domaine du stockage de l'énergie du dioxyde de carbone en termes de théorie de construction du cycle thermodynamique, de stratégie de contrôle du fonctionnement dynamique du système, de développement d'équipements clés et de sélection de matériaux à haute performance. Parallèlement, il existe également une certaine pression pratique dans le traitement et la fabrication des équipements, l'application des systèmes, etc.
En raison des propriétés uniques du dioxyde de carbone, telles que sa faible viscosité, sa densité élevée et son point critique bas, il existe également des problèmes potentiels lorsque le compresseur du système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone fonctionne.
Mais comme Energy Dome l'indique sur son site web officiel, la batterie CO2 est la seule alternative viable pour le stockage de l'énergie à long terme : "La batterie CO2, la seule alternative viable pour le stockage de l'énergie à long terme". À l'avenir, avec l'expansion de la part de marché et l'itération et l'amélioration continues de la technologie, le système de stockage d'énergie au dioxyde de carbone deviendra de plus en plus cher, à la fois en termes de coût et de prix.
Les performances et le rendement seront améliorés. Le stockage de l'énergie au dioxyde de carbone, qui est actuellement une sorte de "niche", devrait également devenir un axe de développement important pour les économies d'énergie à long terme.es technologies de stockage de l' energie.
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