การผสมผสาน PV แบบลอยตัวเข้ากับการจัดเก็บพลังงานลมอัด

นักวิจัยจากอียิปต์และสหราชอาณาจักรพัฒนาเรือลอยน้ำแบบใหม่ระบบพีวีแนวคิดที่ใช้อากาศอัดเพื่อกักเก็บพลังงาน ระบบมีประสิทธิภาพไปกลับ 34.1% และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 41%

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Port Said ในอียิปต์และมหาวิทยาลัย Strathclyde ในสหราชอาณาจักรได้เสนอให้รวมการจัดเก็บพลังงานลมอัด (CAES) เข้ากับเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยตัวผ่านกลยุทธ์การจัดการพลังงานแบบใหม่

“เพื่อเอาชนะปัญหาความไม่ต่อเนื่องและความพร้อมใช้งานของพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยตัวที่นำเสนอนั้นมาพร้อมกับระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดแบบไฮบริดที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งควบคุมโดยกลยุทธ์การจัดการพลังงานแบบใหม่ เพื่อจัดการการไหลของพลังงานระหว่างส่วนประกอบของระบบอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่เกินที่อนุญาต ขีดจำกัดการปฏิบัติงานเพื่อความปลอดภัย” เออร์คาน โอเทอร์คุส ผู้เขียนรายงานการวิจัยกล่าวกับนิตยสารพีวี “กลยุทธ์การควบคุมนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แน่ใจว่าตอบสนองความต้องการโหลดและใช้ประโยชน์จากการผลิตไฟฟ้า PV ระดับต่ำ ซึ่งช่วยลดการสิ้นเปลืองพลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ”

ในแนวคิดที่นำเสนอ กลยุทธ์การจัดการพลังงานเป็นไปตามแนวทางตามกฎที่กำหนด ซึ่งกำหนดกฎเกณฑ์โดยอาศัยแผนที่การประหยัดเชื้อเพลิงหรือการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของระบบที่เป็นปัญหา “แนวทางนี้ใช้ความเชี่ยวชาญของมนุษย์ สัญชาตญาณ การวิเคราะห์พฤติกรรม และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อสร้างชุดกฎที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งควบคุมการทำงานของส่วนประกอบของระบบ” กลุ่มเน้นย้ำ “กฎเหล่านี้สามารถตีความได้และสามารถปรับแต่งเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสถานการณ์การปฏิบัติงานที่แตกต่างกันโดยมีภาระในการคำนวณต่ำ”

เครื่องต้นแบบขนาด 5 kW ใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยบางส่วนซึ่งสัมผัสโดยตรงกับน้ำโดยรอบอย่างต่อเนื่อง ซึ่งให้การระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและเป็นอิสระ และปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อันเป็นผลมาจากสมดุลทางความร้อนกับน้ำโดยรอบ แท่นลอยน้ำที่ใช้รองรับระบบพีวีสามารถติดตามแสงแดดได้โดยอัตโนมัติเพื่อการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้นและเปลี่ยนอัตราส่วนการจมอยู่ใต้น้ำโดยการปรับร่างของแท่นและมุมเอียงของแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อควบคุมความเย็นหรือทำความสะอาดจากฝุ่นที่สะสมหรือจุ่มแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้จมอยู่ใต้น้ำทั้งหมดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายใด ๆ ในช่วงสภาพอากาศเลวร้าย

ระบบจัดเก็บได้รับการอธิบายว่าเป็นระบบ CAES แบบอะเดียแบติกที่บูรณาการกับการจัดเก็บพลังงานความร้อน (TES) ประกอบด้วยถังเหล็กอากาศที่ไม่มีการชดเชยจำนวนสี่ถังซึ่งวางอยู่ที่มุมของแท่นลอย “ก่อนที่จะจัดเก็บอากาศ อากาศอัดร้อนจะถูกทำให้เย็นลงในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน” นักวิจัยอธิบาย “เมื่อใดก็ตามที่ไฟฟ้า PV ที่สร้างขึ้นต่ำกว่าหรือสูงกว่าพลังงานที่ต้องการโดยเครื่องอัดอากาศ ขอเสนอให้เก็บไฟฟ้านี้ไว้ในรูปแบบของความร้อนใน TES”

ถังน้ำร้อนยังถูกรวมเข้ากับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของอากาศอัดก่อนการขยายตัว อากาศอัดจะถูกปล่อยและให้ความร้อนผ่านถังน้ำร้อน ก่อนที่จะขยายตัวในตัวขยายเพื่อผลิตไฟฟ้าใหม่โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ทีมวิจัยพบว่าระบบมีประสิทธิภาพไปกลับ 34.1% และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 41% จากการจำลองหลายชุด โดยมีประสิทธิภาพของระบบที่แข็งแกร่งที่สุดในช่วงเดือนธันวาคมถึงมกราคม “เมื่อเปรียบเทียบกับระบบ CAES ทั่วไป ระบบ CAES แบบไฮบริดที่นำเสนอสามารถประหยัดเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติได้ 126.4 ต่อปี” นักวิชาการเน้นย้ำ “การประหยัดเชื้อเพลิงนี้จะส่งผลให้เกิดผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจด้วยการลดต้นทุนการดำเนินงานของระบบลง 27,690 เหรียญสหรัฐต่อปี”

พวกเขายังพบว่าประสิทธิภาพพลังงานและการออกแรงของระบบอาจได้รับผลกระทบอย่างมากจากประสิทธิภาพของส่วนประกอบแต่ละชิ้น ซึ่งอาจลดลงได้ภายใต้สภาวะที่ไม่ได้ออกแบบและสภาวะการทำงานของโหลดบางส่วน

ระบบดังกล่าวได้รับการอธิบายไว้ใน “ระบบจัดเก็บพลังงานลมอัดแบบไฮบริดและกลยุทธ์การควบคุมสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำบางส่วน” ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Energy

ที่ Egret Solar เรารู้สึกตื่นเต้นกับศักยภาพของการรวมระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบลอยตัว (PV) เข้ากับการจัดเก็บพลังงานลมอัด (CAES) แนวทางที่เป็นนวัตกรรมนี้ถือเป็นคำมั่นสัญญาอันยิ่งใหญ่ในการจัดการกับความท้าทายหลักบางประการที่อุตสาหกรรมพลังงานทดแทนกำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบัน เช่น การจัดเก็บพลังงาน ความเสถียรของโครงข่ายไฟฟ้า และการใช้พื้นที่อย่างมีประสิทธิภาพ Egret Solar รู้สึกตื่นเต้นกับศักยภาพในระยะยาวของการรวม PV แบบลอยตัวเข้ากับการจัดเก็บพลังงานลมอัด การจับคู่นี้แสดงถึงโซลูชันล้ำสมัยที่จัดการกับความท้าทายที่เร่งด่วนที่สุดในอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน ขณะเดียวกันก็ส่งเสริมอนาคตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนยิ่งขึ้น