energie opslag systeem (1)

ENERGIE OPSLAG SYSTEEM.
---------------------------------------Het patent betreft een stationair opslagsysteem voor elektrische energie in de vorm van
warmte.
De momentane overtollig geproduceerde duurzame elektrische energie wordt als
thermische energie opgeslagen. Op het moment dat er behoefte is, wordt deze energie
door middel van een gebruikelijk systeem van stoomturbine/generator omgezet in
elektriciteit.
De overtollige elektriciteit wordt direct van het hoogspanningsnet afgenomen en later
weer op dezelfde wijze teruggevoerd, waarbij een rendement van ongeveer 50% kan
worden behaald.
De verliezen zijn voornamelijk thermisch en kunnen wellicht nog voor andere doeleinden
worden gebruikt.
Omdat thermische energie moet worden omgezet in elektrische kan dit alleen efficiënt
gebeuren bij hoge temperatuur en op grote schaal; denk aan een centrale van minimaal 25
MW.
Het systeem is opgebouwd uit duurzame materialen die bijna overal ter wereld voor
handen zijn, zoals zand, gesteente, staal, water etc. Voor de thermische isolatie wordt
zand, poreuze steen of ander materiaal gebruikt.
Opslagcapaciteit:
Opslag van 1 miljoen Kwh kan na regeneratie 500.000 Kwh elektriciteit afgeven.
Hiervoor is een volume nodig van 100.000 m3 zand /grind. Bij gebruik van ander
gesteente zoals bijv. basalt/grit kan het volume tot de helft gereduceerd worden.
Temperatuur:
De temperatuur waarbij de thermische energie wordt opgeslagen kan bijvoorbeeld tussen
300 en 350 gr. Celsius liggen.
Bij het gebruik van zand/grind kan in een temperatuurtraject van 30 graden ongeveer 10
Kwh energie worden opgeslagen. Bij gebruik van basalt/grit kan dit wel tot 20 Kwh
oplopen.
Isolatie:
Om de massa van gloeiend gesteente goed te isoleren, zodat er aan de buitenzijde
nauwelijks een temperatuurverhoging ontstaat, zal er afhankelijk van de te gebruiken
isolatiematerialen een laag van drie tot vijf meter nodig zijn.
De opslag en transport van de thermische energie wordt voornamelijk geregeld door een
raster van stalen buizen waardoor water onder hoge druk wordt rondgepompt in een
gesloten circuit.
De snelheid waarmee de energie opgeslagen en ontrokken kan worden is gelimiteerd ten
gevolge van de lage warmte geleidbaarheid en de hoeveelheid stalen buizen (prijs) die
worden aangebracht.
De beperkingen liggen in :
⁃
de gewenste minimum temperatuur van het water ten behoeve van de
stoomturbine/generator nodig voor een hoog rendement
⁃
de maximum temperatuur die mag worden aangehouden wordt bepaald door de
toenemende druk van het water/stoom bij hogere temperaturen en de mechanische
sterkte van het buizenstelsel
VOORBEELD:
------------------In dit voorbeeld wordt per m3 opslagmateriaal gekozen voor tien meter buis met een
diameter van 40 mm en een wanddikte van 3 mm.
Bij een energie overdracht van 25 Watt tussen 1 m buis en het opslagmedium zal het
temperatuur -verschil tussen buis en opslagmedium binnen een redelijke waarde blijven.
⁃
⁃
⁃
⁃
⁃
⁃
⁃
elektriciteitscentrale: netto energie afgifte is maximaal 50 MW
bij 50 % rendement moet dus 100 MW worden aangevoerd
per meter buis energieopname / -afgifte: 25 Watt
per m3 opslagmedium is dat 250 W
hoeveelheid benodigde buis is 4 miljoen meter
de inhoud van het medium is dan minimaal 400.000 m3
de totale opname capaciteit is dan (zand /grind) 4 miljoen Kwh thermische
energie
de totale afgifte van het systeem, na conversie, is dan : 2 miljoen Kwh elektriciteit
Geschatte investering
zand / grind
of
basalt / grit
stalen buizen
400.000 x 30 € }
€ 12 M
200.000 x 60 € }
4.000.000 x € 2,50
€ 10 M
koppelingen, laswerk, pompen etc.
€ 5M
transformatoren / schakel-, testapparatuur
€ 3M
constructiewerk / thermische isolatie / div. € 5 M
----------Totaal
€ 35 M
Opslagkosten per Kwh :
⁃
netto opname/afgifte maximaal in 40 uur is 2 M Kwh (=Gwh)
dat is per dag ongeveer 1 Gwh
Stel 100 dagen per jaar actief: geeft een totaal netto afgifte van 100 Gwh per jaar.
Kosten van afschrijving en onderhoud: 5% van de investering is €1,75 M per jaar
.
Dit resulteert in: opslagkosten per geleverde Kwh = € 0,0175
NB. Indien gebruik gemaakt wordt van bijvoorbeeld basalt/grit als
opslagmedium, kan met de helft van het volume worden volstaan.
De warmtecapaciteit is veel hoger en de geleidbaarheid meer dan verdubbeld;
wat een flinke besparing in de investering zal betekenen.