L'accumulo di energia da biossido di carbonio è un nuovo tipo di tecnologia per l'accumulo di energia a lungo termine. Secondo le informazioni pubbliche, attualmente tre società, Energy Dome, Boruiding Energy e Bairang New Energy, sono all'avanguardia a livello globale.
.
1. Cupola dell'energia, Italia
Come descrive il nome dell'azienda, "Dome", la caratteristica più significativa del sistema di accumulo di energia ad anidride carbonica Energy Dome è l'uso di enormi sacchi d'aria per immagazzinare il gas di anidride carbonica a temperatura e pressione prossime a quelle normali.
Nella visione del CEO di Energy Dome, Claudio Spadacini, queste strutture a forma di cupola diventeranno un simbolo della transizione verso l'energia pulita, "proprio come i mulini a vento e i pannelli solari".
Efficiente, a basso costo, flessibile, durevole e affidabile, Energy Dome ha dichiarato che il suo sistema di accumulo di energia ad anidride carbonica raggiungerà un costo dell'elettricità di 50-60 dollari USA/MWh (340-410 yuan/MWh) nei prossimi anni, che sarà più di due volte inferiore a quello delle batterie agli ioni di litio; allo stesso tempo, l'accumulo di anidride carbonica di Energy Dome L'efficienza del sistema energetico può raggiungere 75-80%.
Un anno dopo la messa in funzione del primo progetto dimostrativo commerciale di accumulo di energia ad anidride carbonica di Energy Dome da 2,5MW/4MWh, alla fine del 2023, Energy Dome ha annunciato la realizzazione del primo progetto di accumulo di energia a lunga durata con una durata di 10 ore in Italia. La scala del progetto è di 20MW/200MWh e si prevede l'entrata in funzione commerciale nel terzo trimestre del 2024. Clicca qui per saperne di più Top 10 delle batterie ad alta capacità.
Secondo Energy Dome, la spesa di capitale necessaria per il progetto sarà inferiore a 50% della spesa di capitale per un progetto di accumulo di energia agli ioni di litio della durata di 4 ore.
2. Bairang Nuova Energia
Bairang New Energy, fondata nel 2021, utilizza la tecnologia di interconversione gas-liquido e di accumulo energetico a due stati sinergici. Il suo principio di base consiste nell'utilizzare l'elettricità in eccesso per comprimere il gas di anidride carbonica a temperatura e pressione normali in liquido durante il periodo di basso consumo di elettricità, per poi comprimerlo. L'energia termica generata durante il processo viene immagazzinata. sistema di accumulo solare sul balcone.
Durante i picchi di consumo, l'energia termica immagazzinata viene utilizzata per riscaldare l'anidride carbonica liquida allo stato gassoso e azionare la turbina per generare elettricità.
Bairang New Energy ha dichiarato che la sua tecnologia di stoccaggio dell'anidride carbonica con interconversione gas-liquido ha un costo dell'elettricità a ciclo completo di 0,15 yuan/KWh, che è ovviamente economico; allo stesso tempo, il design del sistema di disaccoppiamento dell'unità di potenza del sistema e dell'unità di capacità significa che quando la potenza è determinata.
In base a questa premessa, l'aumento del tempo di stoccaggio dell'energia richiede solo l'espansione dell'unità di capacità del sistema. Pertanto, più lungo è il tempo di stoccaggio dell'energia, più basso è il costo unitario del sistema di stoccaggio dell'anidride carbonica.
Grazie al ciclo chiuso, il sistema di stoccaggio dell'anidride carbonica di Bairang New Energy non è influenzato da condizioni quali la temperatura esterna e l'ambiente geografico e ha una buona applicabilità universale. Le unità e le relative attrezzature sono tutte costruite in superficie, quindi le difficoltà ingegneristiche sono ridotte e la costruzione è rapida.
L'accumulo e il rilascio di energia elettrica avvengono attraverso il cambiamento fisico di fase dell'anidride carbonica. Quando la temperatura e la pressione del cambiamento di fase sono determinate, non vi è alcun limite di tempo per il cambiamento di fase dell'anidride carbonica nel sistema di accumulo di energia ad interconversione gas-liquido dell'anidride carbonica.
L'apparecchiatura dell'unità è una macchina rotante e il principio di funzionamento è lo stesso dell'energia termica. L'unità è simile e può lavorare ininterrottamente. Il ciclo massimo di funzionamento del sistema può raggiungere le 24 ore, il tempo di carica e scarica può essere superiore alle 23 ore e il coefficiente di utilizzo del tempo equivalente del sistema può avvicinarsi a 100%.
Il progetto di stoccaggio energetico di anidride carbonica di Wuhu Conch da 10MW/80MWh, che sarà collegato alla rete per la produzione di energia alla fine del 2023, adotta la tecnologia di stoccaggio energetico di anidride carbonica con interconversione gas-liquido di Bairang New Energy. In combinazione con le caratteristiche del processo di produzione del cemento, utilizza il calore di scarto dei forni per cemento per migliorare l'efficienza dell'accumulo di energia e convertire il cemento in energia.
L'anidride carbonica emessa durante il processo di produzione viene compressa ad alta pressione e stoccata in un serbatoio di gas ad alta pressione. L'anidride carbonica compressa viene poi rilasciata attraverso una valvola di rilascio per far ruotare la turbina e generare elettricità.
Il sistema è profondamente accoppiato con la linea di produzione di cattura del CCUS di Conch Cement e utilizza l'anidride carbonica catturata sulla linea di produzione del cemento per il sistema di accumulo di energia per ottenere lo stoccaggio temporaneo dell'anidride carbonica, che non solo riduce il costo del sistema di accumulo di energia, ma riduce anche il costo dell'accumulo di carbonio, ottenendo la cattura e il riciclaggio dell'anidride carbonica.
Allo stesso tempo, sfruttando appieno il calore dei fumi inferiori a 110°C generati durante il processo di produzione del cemento, il calore di scarto viene convertito in energia elettrica e fornito alla produzione, consentendo all'azienda di risparmiare circa 1.565 tonnellate di carbone standard all'anno; l'uso sistematico del calore di scarto di bassa qualità risolve il problema dell'insufficiente utilizzo del calore di scarto di bassa qualità nelle cementerie.
3.Borui Dingneng
Recentemente, Zhang Zhentao, scienziato capo di Boruiding Energy, ha presentato in un'intervista con ESPlaza Long-term Energy Storage Network: "Boruiding Energy utilizza la tecnologia di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica a matrice. Ecco ulteriori informazioni su top produttori di bess.
L'anidride carbonica del lato ad alta pressione può essere immagazzinata allo stato supercritico o in forma liquida ad alta pressione e si espande. Il lato posteriore e quello a bassa pressione possono essere stoccati in forma gassosa o liquida.
Pertanto, rispetto ad altri percorsi tecnologici di stoccaggio dell'anidride carbonica, le combinazioni di stoccaggio dell'anidride carbonica di Boruiding Energy sono più varie e possono soddisfare in modo flessibile diversi scenari."
A differenza delle aziende attualmente impegnate nella ricerca e nello sviluppo della tecnologia di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica in tutto il mondo, Borui Dingneng è l'unica azienda controllata da cinesi e l'unico team integrato di ricerca e industria nazionale in questo campo tecnologico, ha aggiunto Zhang Zhentao.
Il nuovo accumulatore di energia ad anidride carbonica di Borui Dingneng si basa sui principi del ciclo Brayton in avanti e del ciclo Carnot inverso. Liquefa l'anidride carbonica e la immagazzina a bassa pressione, azionando l'espansore per generare elettricità attraverso la gassificazione spinta. Questa tecnologia ha le caratteristiche di alta efficienza del ciclo, bassa difficoltà di costruzione, lunga vita operativa (da 30 a 50 anni), basso costo del sistema, compatibilità con la tecnologia CCUS e non è limitata dalle condizioni geografiche.
Inoltre, in termini di scenari applicativi, la tecnologia di stoccaggio energetico dell'anidride carbonica di Boruiding Energy è in grado di conformarsi alla tendenza tecnologica del CCUS e di realizzare la "trasformazione dei rifiuti in tesori" dell'anidride carbonica, che è anche di grande valore per la conservazione dell'energia e la riduzione delle emissioni di carbonio.
Secondo Yue Yunkai, co-fondatore/CEO di Borui Dingneng, Borui Dingneng ha acquisito la padronanza di tecnologie chiave come il processo termico di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica e il controllo automatico, in particolare la tecnologia di compressione transcritica della CO2 ad alto rapporto di pressione/ampie condizioni operative, la tecnologia a bassa energia Borui Ding
Energy ha fatto passi da gigante nella tecnologia di scambio/immagazzinamento del calore ad alto carico, nelle ampie condizioni operative e nella tecnologia di espansione della turbina a CO2 ad alta velocità, nonché nella tecnologia di controllo intelligente del sistema e di risposta tempestiva basata sull'immagazzinamento dell'energia e sulla programmazione dell'azione di rilascio.
In termini di sviluppo del prodotto, il sistema di accumulo di energia ad anidride carbonica sviluppato da Boruiding Energy è in grado di raggiungere un'efficienza di accumulo di energia fino a 75%, una durata di vita di oltre 30 anni e un costo dell'elettricità di circa 0,15 yuan/KWh.
Nell'agosto del 2023 sarà completato il primo progetto di dimostrazione e verifica dell'accumulo di energia ad anidride carbonica liquida da 100 kilowatt del paese; in ottobre saranno completati il debug e il test congiunti del sistema del progetto; in dicembre sarà depositato il progetto per la prima centrale elettrica commerciale ad accumulo di energia ad anidride carbonica da 100MW/400MWh del mondo...
Sebbene Boruidingneng, fondata nel 2022, sia partita in ritardo, si sta facendo un nome nel mercato dell'accumulo di energia da anidride carbonica grazie alle sue continue capacità di iterazione tecnologica.
4. Attrezzature di base
Il sistema di stoccaggio energetico dell'anidride carbonica è costituito principalmente da serbatoi di stoccaggio ad alta e bassa pressione, compressori, turbine e unità di stoccaggio del calore e del freddo.
Rispetto all'aria, l'anidride carbonica ha un peso molecolare maggiore, quindi la turbina e il compressore saranno più piccoli. Dopo la produzione di massa, è possibile ridurre la quantità di materie prime utilizzate e i costi.
Essendo un'apparecchiatura chiave nella fase di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica, le prestazioni del compressore influiscono direttamente sull'efficienza di conversione del sistema. In base alle diverse modalità di compressione del fluido di lavoro, i compressori possono essere solitamente suddivisi in due categorie: compressori a spostamento positivo e compressori a turbina.
In base alle diverse modalità di variazione del volume di lavoro, i compressori volumetrici possono essere suddivisi in due categorie: compressori alternativi e compressori rotativi. Tra questi, i compressori a pistoni sono i compressori alternativi più utilizzati; i compressori rotativi includono compressori a vite, compressori scroll, compressori a palette scorrevoli e compressori a rotore rotante.
I compressori a turbina possono essere suddivisi in compressori centrifughi e compressori a flusso assiale in base alle diverse direzioni del flusso di gas.
A causa della grande pressione sul lato di alta pressione dei sistemi di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica, i compressori rotativi non sono solitamente adatti ai sistemi di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica. A causa delle limitazioni di flusso, i compressori a pistone sono solitamente adatti per i sistemi di stoccaggio dell'energia del biossido di carbonio a bassa portata, mentre i compressori a turbina sono solitamente adatti per i sistemi di stoccaggio dell'energia del biossido di carbonio su larga scala.
Per quanto riguarda i compressori a pistoni ad anidride carbonica, i produttori che attualmente occupano importanti mercati a livello mondiale includono principalmente l'italiana Dorin Compressor Company, Frascold Compressor Company, Refcomp Compressor Company e la tedesca Bizer Refrigeration Technology Co.
Per quanto riguarda i compressori a turbina per il biossido di carbonio, i produttori di compressori centrifughi includono principalmente Danfoss, Mitsubishi Heavy Industries, Atlas Copco e altre aziende; i produttori di compressori a flusso assiale sono relativamente pochi. I principali produttori attuali sono MAN Energy Solutions in Germania e Howden nel Regno Unito. Ecco ulteriori informazioni su accumulo di energia fotovoltaica.
5. Sintesi
In sintesi, la promozione commerciale dell'accumulo di energia da biossido di carbonio ha prospettive promettenti. Tuttavia, il sistema di stoccaggio dell'energia da biossido di carbonio presenta anche alcune carenze.
Innanzitutto, la ricerca di base sull'innovazione dell'accumulo energetico di anidride carbonica deve essere approfondita. La ricerca teorica sul sistema tecnologico di base dei sistemi di stoccaggio dell'energia ad anidride carbonica è insufficiente e mancano una progettazione completa a livello superiore e un supporto a livello inferiore.
Ci sono ancora molte tecnologie chiave che devono essere superate nell'immagazzinamento di energia da anidride carbonica in termini di teoria della costruzione del ciclo termodinamico, strategia di controllo del funzionamento dinamico del sistema, sviluppo di apparecchiature chiave e selezione di materiali ad alte prestazioni. Allo stesso tempo, vi è anche una certa pressione pratica nella lavorazione e nella produzione delle apparecchiature, nell'applicazione del sistema, ecc.
A causa delle proprietà uniche dell'anidride carbonica, come la bassa viscosità, l'alta densità e il basso punto critico, ci sono anche alcuni problemi potenziali quando il compressore del sistema di stoccaggio dell'energia dell'anidride carbonica è in funzione.
Ma come prevede Energy Dome sul suo sito ufficiale: "Batteria CO2, l'unica alternativa valida per lo stoccaggio di energia a lunga durata". In futuro, con l'espansione della quota di mercato e la continua iterazione e aggiornamento della tecnologia, il sistema di accumulo di energia ad anidride carbonica diventerà sempre più costoso, sia in termini di costo che di spesa.
Verranno migliorate sia le prestazioni che il rendimento. Anche l'accumulo di energia da biossido di carbonio, attualmente un po' di "nicchia", dovrebbe diventare un'importante direzione di sviluppo per l'energia a lungo termine.tecnologie di stoccaggio dell'energia.
+86 - 18925002618
