Metody magazynowania energii elektrycznej z wykorzystaniem technologii gazowych

• Autorzy: Wołowicz Marcin

Warianty tytułu

EN

Methods of storing electricity with use of gas technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano przegląd technologii magazynowania energii za pomocą gazu (powietrza, wodoru oraz gazu ziemnego). Technologie te należą do dwóch grup magazynowania energii w oparciu o regulacje Komisji Europejskiej, tzn. mechanicznych oraz chemicznych. Do technologii zaprezentowanych w niniejszym artykule zaliczyć można: technologie magazynowania energii w sprężonym i skroplonym powietrzu, sprężonym gazie oraz w wodorze. W odróżnieniu od technologii bateryjnych (elektrochemicznych) mają one szereg zalet. Przede wszystkim bazują na sprawdzonych technologiach, umożliwiają magazynowanie energii w dużych pojemnościach, charakteryzują się dużą trwałością oraz niską albo prawie zerową degradacją w czasie. Do wad należy zaliczyć duże nakłady inwestycyjne, duże nakłady jednostkowe w przypadku małych instalacji oraz konieczność zagospodarowania dużego terenu lub odpowiedniego ukształtowania geologicznego.

The article presents an overview of energy storage technologies using gas (air, hydrogen and natura! gas). These technologies belong to two groups of energy storage based on the regulations of the European Commission, i.e. mechanical and chemical. The technologies presented in this article include: energy storage technologies in compressed and liquefied air, compressed gas and hydrogen. Unlike battery (electrochemical) technologies, they have a number of advantages. First of all, they are based on proven technologi es, enable energy storage m large capac1t1es, are characterized by high durability and low or al most zero degradation over time. The disadvantages include high investment costs, high unit costs in the case of small installations and the need to develop a large area or appropriate geological topography.

Słowa kluczowe

PL

magazynowanie energii; LAES; CAES; CNGES; wodór; sprężone i skroplone powietrze; gaz ziemny

EN

energy storage; LAES; CAES; CNGES; hydrogen; compressed and liquefied air; natural gas

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 2
• Strony: 45--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys.

Twórcy

autor

Wołowicz Marcin

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Perea—Moreno, M.A.; Samerón-Manzano, E.; Perea-Moreno, A.J. Biomass as renewable energy: Worldwide research trends. Sustain. 2019, 11, doi:10.3390/su11030863.
• [2] Gielen, D-š Boshell, FJ Saygin, 0-; Bazilian, MB.; Wagner, N.; Gorini, R. The role of renewable energy in the global energy tmreformation. Energy Strateg. Rev. 2019, 24, 38-50, doi:10.1016/j.esr.2019.01.006.
• [3] Levenda, A-M-_; Behrsm, 1; Pisano, F. Renewable energy for whom? A global systematic review of the env1ronmental Justice implications of renewable energy technologies. Energy Res. Soc. Sci. 2021, 71.
• [4] Burke, M.J.; Stephens, J.C. Political power and renewable Energy Soc. Sci. 2018, 35, 78-93, doi:10.1016/j.erss.2017.10.018.
• [5] IEA Renewables 2020. Plast. Eng. 2020, 74.
• [6] Vakulchuk, R. ; Overland, I.; Scholten, D. Renewable energy and geopolitics: A review. Renew. Sustain. EnergyRev. 2020, 122, doi:10.1016/j.rser.2019.109547.
• [7] Liu, J. China’s renewable energy law and policy: A critical review. Renew. Sustain. Energy Rev. 2019, 99 doi:10.1016/j.rser.2018.10.007. ,
• [8] Siksnelyte-Butkiene, l-Š Zavadskas, E-K-š Streimikiene, D. Multi-criteria decision-making (MCDM) for the assessment of renewable energy technologies in a household: A review. Energies 2020, 13, doi:10.3390/en l 3051 164.
• [9] Mohtasham, J. Review Article-Renewable Energies. Energy Procedia 2015, 74, 1289-1297, doi:10.1016/j.egypro.2015.07.774.
• [10] Maradin, D. Advantages and disadvantages of renewable energy sources utilization. Int. .1 Energy Econ. Policy 2021, II, 176—183, doi:10.32479/ijeep.11027.
• [11] Trahey, L.; Brushett, F.R.; Balsam, NP.; Ceder, G.; Cheng, L.; Chiang, Y.M.; Hahn, N.T.; Ingram, B.J.; Minteer, S.D.; Moore, J .S.; et al. Energy storage emerging: A perspective from the Joint Center for Energy Storage Research. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2020, 117, 12550—12557, doi:10.1073/pnas.1821672117.
• [12] Ould Amrouche, S.; Rekioua, D.; Rekioua, T.; Bacha, S. Overview of energy storage in renewable Energy systems. Int. J. Hydrogen Energy 2016, 41, 20914—20927, doi:10.1016/j.ijhydene.2016.06.243.
• [13] Lai, C.S.; Locatelli, G. Economic and financial appraisal of novel large—scale energy storage technologies. Energy 2021, 214, doi:]0.1016/j.energy.2020.1 18954.
• [14] Olabi, A.C.; Onumaegbu, C.; Wilberforce, T.; Ramadan, M.; Abdelkareem, M.A.; Al — Alami, A.H. Critical review of energy storage systems. Energy 2021, 214, doi:10.1016/j.energy.2020.118987.
• [15] Chen, H.; Cong, T.N.; Yang, W.; Tan, C.; Li, Y.; Ding, Y. Progress in electrical energy storage system: A critical review. Prog. Nat. Sci. 2009, 19, 291-312, doi:10.1016/j.pnsc.2008.07.014.
• [16] Aneke, M.; Wang, M. Energy storage technologies and real life applications — A state of the art review. Appl. Energy 2016, 179, 350—377, doi:10.1016/j.apenergy.2016.06.097.
• [17] Al Shaqsi, A.Z.; Sopian, K.; Al—Hinai, A. Review of energy storage services, applications, limitations, and benefits. Energy Reports 2020, 6, 288—306, doi:10.1016/j.egyr.2020.07.028.
• [18] Analysis based on 50Hz data archive report (Wind and Solar Actual In Feed 2012, Control Load 2012). SBC Energy Institute;
• [19] Wachowski, A. Magazynowanie energii przy jej odnawialnych źródłach — zwiększenie udziału OZE, alternatywne nośniki energii; Materiały z portalu: www.gospodarkamorskapl, 2022.
• [20] Zhou, Q.; Du, D.; Lu, C.; He, Q.; Liu, W. A review of thermal energy storage in compressed air Energy storage system. Energy 20l9, 188, doi:10.l016/j.energy.2019.115993.
• [21] Raju, M.; Kumar Khaitan, S. Modeling and simulation of compressed air storage in caverns: A case study of the Huntorf plant. App]. Energy 2012, 89, 474—481, doi:10.1016/j.apenergy.2011.08.019.
• [22] Jafan'zadeh, H.; Soltani, M.; Nathwani, J. Assessment of the Huntorf compressed air energy storage plant performance under enhanced modifications. Energy Convers. Manag. 2020, 209, doi: 10. l 016/j.enconman.2020.l 12662.
• [23] Crotogino, F.; Mohmeyer, K.-U.; Scharf, R. Huntorf CAES: More than 20 Years of Successful Operation. Solut. Min. Res. Inst. Spring Meet. 2001, 351—357.
• [24] Guo, C.; Pan, L.; Zhang, K.; Oldenburg, C.M.; Li, C.; Li, Y. Comparison of compressed air energy storage process in aquifers and caverns based on the Huntorf CAES plant. Appl. Energy 2016, 181, doi:10.1016/j.apenergy.2016.08. 105.
• [25] Zhang, J.J.; Zhou, S.G.; Li, S.Q.; Song, W.J.; Feng, Z.P. Thermodynamic Analysis of Compressed Air Energy Storage System (CAES) Based on Huntorf Case. K. Cheng Je Wu Li Hsueh Pao/Joumal Eng.
• [26] Quast, P.; Lorenzen, H. Huntorf290 MW CAE~ Power Plan~. Erdoel Erdgas Z 1979, 95, 90-92.
• [27] Herbst, H.C.; Maass, P. Das 290 MW Luftspe1cher Gasturbmenkraftwerk Huntorf. VGB-Kraftwerkstechnik 1980, 60.
• [28] Mattick, W.; Haddenhorst, H.G.; Web~r, O.; Stys, Z.S. Huntorf: the world's :irst 290-MW gas turbine airstorage peaking plant. [Compressed air pumped hydro storage]. In Proceedmgs of the Proc. Am. Power Conf.; (United States); 2001.
• [29] Anon, J. HuntorfCompressed Air Storage Scheme. Consult Eng 1976, 40.
• [30] Huntorf in use. Consult. Eng. 1980, 44, 46-48.
• [31] Weber, O. Air-Storage Gas Turbine Power Station at Huntorf. Brown Boveri Rev 1975, 62, 332-337.
• [32] Quast, P.; Crotogino, F. Initial experience with the Compressed-Air Energy Storage (CAES) project of Nordwestdeutsche Kraftwerke AG (NWK) at Huntorf/West Germany. Erdoel-Erdgas-Zeitschrift 1979, 95, 310-314.
• [33] Herbst, H.C. Das 290 MW Luftspeicher Gasturbinenkraftwerk Huntorf. Erdoel und Kohle, Erdgas, Petrochemie Ver. mit Brennstoff-Chemie 1981 , 34.
• [34] Hoffeins, H.; Mohrneyer, K.U. Operating experience with the Huntorf Air-Storage Gas Turbine Power Station. Brown Boveri Rev. 1986, 73, 297-305.
• [35] Wojciechowski, H. Technologie magazynowania energii. Jnsta/ 2017, 3.
• [36] Borri, E.; Tafone, A.; Romagnoli, A.; Comodi, G. A review on liquid air energy storage: History, state of the art and recent developments. Renew. Sustain. Energy Rev. 2021, 13 7, doi: I 0.1 O 16/j .rser.2020.1 I 0572.
• [37] Morgan, R.; Nelmes, S.; Gibson, E.; Brett, G. Liquid air energy storage - Analysis and first results from a pilot scale demonstration plant. Appl. Energy 2015, 137, 845-853, doi: 10.1016/j.apenergy.2014.07.109.
• [38] Webb, K.R. Sir William Robert Grove (1811-1896) and the origins of the fuel cell. J. R. Inst. Chem. 1961, 85.
• [39] William Robert Grove. Phys. Today 2016.
• [40] Gray, A. Sir William Robert Grove. Nature 1896, 54, 393-394, doi: 10.1038/054393a0.
• [41] Wisniak, J. Historical Notes: Electrochemistry and Fuel Cells: The Contribution of William Robert Grove. lndianJ. Hist. Sci. 2015, 50, doi:10.16943/ijhs/2015/v50i4/48318.
• [42] Appleby, A.J. From Sir William Grove to today: fuel cells and the future. J. Power Sources 1990 29, 3-11, doi: 10.1016/0378-7753(90)80002-U.
• [43] Materiały ze strony internetowej: http://www.ogniwa-paliwowe.info.
• [44] PKP Energetyka - materiały własne 2022;

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).