Met de toenemende integratie van hernieuwbare energiebronnen is de ontwikkeling van langetermijnenergieopslag een trend geworden. De technische routes voor grootschalige langetermijnenergieopslag omvatten hoofdzakelijk vijf categorieën: pompaccumulatie, thermische opslag met gesmolten zout, vloeistofstroomopslag, persluchtopslag en waterstofopslag. Op dit moment is de toepassing van pompaccumulatie het meest volwassen, maar de voordelen van persluchtopslag, zoals schaalbaarheid, hoge efficiëntie, lage kosten, milieuvriendelijkheid en schone productie, en het feit dat geografische beperkingen niet van toepassing zijn, zullen naar verwachting een aanvulling vormen op pompaccumulatie.
Persluchtenergieopslag behoort tot de langetermijnenergieopslag en kan worden gerealiseerd voor een periode van meer dan 4 uur, dagen of zelfs maanden, door middel van laad- en ontlaadcycli van het energieopslagsysteem. Dit biedt een belangrijk voordeel bij het reguleren van de schommelingen in de opwekking van nieuwe energie.
Volgens XuYuJie, directeur van het onderzoeks- en ontwikkelingscentrum voor energieopslag van het Instituut voor Technische Thermofysica van de Chinese Academie van Wetenschappen, zal het elektriciteitsnet van ons land in de toekomst grotendeels bestaan uit nieuwe energiebronnen. Windenergie, zonne-energie en andere hernieuwbare energiebronnen vertonen echter schommelingen en zijn intermitterend. Grootschalige integratie in het elektriciteitsnet zou daarom veiligheidsrisico's met zich meebrengen. In deze periode is er behoefte aan flexibele energieopslagsystemen als regulerende factor voor het elektriciteitsnet. Persluchtenergieopslag is hierbij een veelbelovende technologie.
"Persluchtenergieopslagtechnologie is niet nieuw. Traditionele persluchtenergieopslagtechnologie wordt al jaren toegepast in Duitsland en de Verenigde Staten, maar deze technologie is afhankelijk van fossiele brandstoffen, vereist grote natuurlijke grotten, heeft een lage energieopslagefficiëntie en andere problemen, waardoor grootschalige toepassing altijd beperkt is gebleven." Xu Yujie legde uit dat het geavanceerde Chinese persluchtenergieopslagsysteem perswarmte hergebruikt, geen fossiele brandstoffen meer gebruikt en in diverse vormen kan worden toegepast, zoals bovengrondse opslaginstallaties, kunstmatige kamers en ondergrondse natuurlijke grotten. Bovendien verbetert het systeem de energieopslagefficiëntie aanzienlijk.
China heeft met behulp van geavanceerde persluchtenergieopslagtechnologie van 100 MW de eerste internationale demonstratiecentrale voor dergelijke centrales gebouwd en succesvol op het elektriciteitsnet aangesloten. De centrale bevindt zich in Zhangbei County, provincie Hebei, en is wereldwijd de grootste en best presterende nieuwe persluchtenergiecentrale die in gebruik is genomen. De centrale kan jaarlijks tot 132 miljoen kWh elektriciteit opwekken en biedt daarmee stroomvoorziening voor circa 50.000 gebruikers. Tegelijkertijd bespaart de centrale 42.000 ton steenkool en vermindert ze de CO2-uitstoot met 109.000 ton per jaar.
Wat zijn de voordelen van energieopslag met persgas ten opzichte van andere nieuwe vormen van energieopslag? Samengevat kunnen deze worden samengevat als veiligheid, lange levensduur en een hoge explosieve kracht. Ten eerste is energieopslag met persgas zeer veilig. Neem bijvoorbeeld het project voor energieopslag met vloeibare koolstofdioxide (LCD): omdat LCD zeer eenvoudig vloeibaar te maken is, is voor opslag slechts een druk van enkele megapascal nodig. Er zijn dus geen risico's verbonden aan opslag onder hoge druk, wat tot verborgen gevaren kan leiden. Bovendien is LCD niet giftig, niet brandbaar en niet explosief, waardoor de veiligheid op zich al zeer goed is. Daarnaast kan de levensduur van persluchtenergieopslagsystemen, omdat het volledig mechanische apparaten betreft, bij normaal onderhoud 30 tot 50 jaar bedragen. "Persluchtenergieopslag is een fysiek proces gebaseerd op thermische cycli, wat inherent voordelen biedt op het gebied van veiligheid en prestatieverlies. Het wordt beschouwd als een van de meest veelbelovende grootschalige energieopslagtechnologieën." Op basis van deze voordelen stelt Chen Haisheng, onderzoeker bij het Instituut voor Technische Thermofysica van de Chinese Academie van Wetenschappen, dat de toepassing van persluchtenergieopslagtechnologie van groot strategisch belang is en een enorme marktvraag kent voor de verwezenlijking van de nationale doelstellingen op het gebied van een koolstof- en energieneutrale economie en de verbetering van het milieu.
Het is de moeite waard om te vermelden dat de energiestoot van persluchtenergieopslag relatief sterk is. Dit kan direct worden toegepast in bepaalde specifieke situaties. Bij dieselmotoren in grote schepen wordt perslucht bijvoorbeeld normaal gesproken opgeslagen in een drukvat en via een speciale startklep direct op de zuiger ingewerkt om de krukas te laten draaien voordat de brandstofinjectie begint. Deze opstelling is compacter en goedkoper dan een elektrische startmotor van dezelfde grootte en kan de benodigde extreem hoge vermogensstoten leveren zonder de generator en het distributiesysteem van het schip overmatig te belasten.
Voor persluchtenergieopslagsystemen versterkt China de grootschalige demonstraties en toepassingen, vergaart het ervaring in technisch ontwerp en constructie, en ontwikkelt het een complete en volwaardige industriële keten om de bouw en toepassing ervan verder te versnellen.
Geplaatst op: 14 september 2023
