+
Energi & Lingkungan

Sistem Penyimpanan Energi Udara Terkompresi (CAES)

Sistem Penyimpanan Energi Udara Terkompresi (CAES)

Sistem penyimpanan energi SustainX (ICAES)

Penyimpanan energi udara tekan (CAES) menggunakan kelebihan energi untuk mengompresi udara yang kemudian disimpan di reservoir bawah tanah. Kompresi udara menghasilkan panas. Udara dapat dilepaskan ke ruang bakar dalam turbin gas untuk menghasilkan listrik. Tujuannya tentu saja, bersama dengan bentuk penyimpanan energi lainnya, dan pendekatan lain seperti jaringan pintar dan strategi pengurangan permintaan, adalah untuk menyediakan sarana di mana energi terbarukan yang terputus-putus seperti matahari dan angin dapat mengambil alih dari bahan bakar fosil.

Saat ini, penyimpanan energi didominasi oleh bank baterai, tetapi bentuk penyimpanan energi lainnya mulai muncul di sampingnya. CAES adalah salah satunya.

Sistem pertama tersebut adalah pembangkit listrik 290 MW yang dikembangkan oleh E.ON-Kraftwerk di Huntorf, Jerman, pada tahun 1978. Tujuannya adalah untuk membantu mengelola beban jaringan dengan menyimpan listrik sebagai udara bertekanan pada malam hari ketika permintaan rendah dan melepaskannya kembali saat permintaan meningkat. Pembangkit masih beroperasi, digunakan untuk daya cadangan. Udara terkompresi, seperti dengan sejumlah sistem lainnya, disimpan di gua garam bawah tanah yang membutuhkan waktu 8 jam untuk terisi dengan kecepatan 108 kilogram per detik. Saat listrik dibutuhkan kembali, udara tekan dilepaskan dan dipanaskan dengan membakar gas alam. Perluasan udara menggerakkan turbin 320 MW selama 2 jam, setelah itu gua-gua harus diisi ulang. Meskipun sebagian besar pabrik CAES beroperasi dengan prinsip yang sama, mereka cenderung untuk lebih fokus pada mempertahankan panas yang dihasilkan selama proses kompresi, yang meningkatkan efisiensi pabrik secara keseluruhan.

Ada tiga cara untuk menangani panas yang dihasilkan selama kompresi. Pabrik penyimpanan adiabatik menahan panas dan menggunakannya kembali untuk melepaskan udara terkompresi, menjadikan pabrik ini 70 hingga 90 persen efisien. Pabrik penyimpanan diabetes membuang panas ke atmosfer melalui intercooler panas, dengan sumber panas lain digunakan untuk melepaskan udara untuk turbin saat dibutuhkan. Terakhir, ada pabrik penyimpanan isotermal yang menggunakan penukar panas untuk mencoba dan menjaga suhu internal dan eksternal tetap sama. Panas yang dihasilkan selama kompresi, sekali lagi, dilepaskan ke atmosfer dan sumber panas lain dibawa masuk saat udara perlu dilepaskan. Dari ketiga metode ini, sebagian besar perusahaan sekarang mencoba mencari cara untuk menahan panas yang awalnya dihasilkan oleh proses kompresi.

Baru-baru ini, dua perusahaan penyimpanan energi Amerika Utara, General Compression dan NRStor, telah bekerja untuk mengembangkan proposal penyimpanan energi di Ontario, dengan dukungan dari grup manajemen aset yang disebut Northwater Capital Management. Tujuan dari proposal CAES adalah untuk membantu memberikan nilai bagi pembayar tagihan dengan menggunakan penyimpanan energi untuk mengintegrasikan tenaga angin ke dalam jaringan dan juga dengan memungkinkan perataan beban, di mana penyimpanan energi pada malam hari, ketika permintaan turun, dengan maksud untuk mengembalikannya ke jaringan listrik di pagi hari, saat permintaan naik lagi. Ini akan mengurangi kebutuhan turbin bahan bakar fosil.

Sistem General Compression Advanced Energy Storage (GCAES) telah dikembangkan oleh General Compression, dengan prototipe di Gaines, Texas. Ini didukung oleh turbin angin 2 MW dan menggunakan gua garam bawah tanah sebagai reservoir udara. Ini dapat menghasilkan energi 1,6 MW untuk maksimum 150 jam sebelum harus diisi ulang.

Sayangnya, panas yang dihasilkan oleh sistem CAES membuat udara mengembang, sehingga membuat masalah kompresi menjadi masalah. Selanjutnya, ketika udara terkompresi dilepaskan, ia mendingin dan ini mengurangi jumlah energi yang tersedia. Mungkin juga ada masalah dengan penumpukan es. Pembakaran gas alam dapat mengatasi masalah ini dengan menghangatkan udara yang tidak terkompresi, tetapi ini mahal dan menghasilkan karbon dioksida. Sistem GCAES mengatasi masalah ini dengan menangkap panas dan menyimpannya di kolam, kemudian digunakan untuk menghangatkan udara yang dilepaskan selama siklus pembangkitan.

Perhitungan yang dilakukan sejauh ini menunjukkan biaya pemasangan penyimpanan berdurasi lama menjadi sepersepuluh dari biaya penyimpanan baterai lithium-ion.

Kesan artis tentang sistem CAES yang sedang dikembangkan oleh perusahaan Texas Apex CAES [Sumber Gambar: CAES puncak]

Di Irlandia, perusahaan energi terbarukan Gaelectric berencana membangun fasilitas CAES senilai £ 300 juta yang harus dibangun gua garam bawah tanah baru. Rencana ini telah menimbulkan kontroversi, dengan klaim bahwa perusahaan mungkin menggunakannya untuk pembuangan limbah setelah proyek selesai. Kekhawatiran lain telah dikemukakan tentang proposal untuk memompa air asin ke laut yang dapat berdampak buruk pada kehidupan laut. Namun, mungkin juga kasus yang sama bahwa kekhawatiran ini telah disalurkan sampai batas tertentu oleh juru kampanye anti-terbarukan lokal yang prihatin pada dampak visual.

Perusahaan California LightSail Energy juga mengerjakan CAES. Salah satu pendiri dan kepala ilmuwan, Danielle Fong, mengatakan tujuan perusahaannya adalah "untuk menghasilkan sistem penyimpanan energi terbersih dan paling ekonomis di dunia". LightSail Energy bermaksud melakukan ini dengan menangkap panas berlebih yang dihasilkan oleh proses kompresi yang sebelumnya telah terbuang. Pendekatannya menggabungkan elemen penyimpanan energi dan tangki penyimpanan bertekanan tinggi untuk gas alam dan industri. Perangkat penyimpanan energi masih dalam pengembangan tetapi perusahaan berencana untuk menjual tangki penyimpanan ke perusahaan logistik yang mendistribusikan dan memulihkan gas alam dan juga ke stasiun pengisian bahan bakar gas terkompresi. Tangki serupa akan digunakan dalam produk penyimpanan energi perusahaan jika telah dikembangkan sepenuhnya dan siap untuk komersialisasi. Pendapatan yang diperoleh dari tangki penyimpanan gas alam juga akan membantu menciptakan keuntungan dan kemampuan produksi untuk solusi penyimpanan energi.

LiGE sedang mengembangkan sistem penyimpanan energi off-grid, berdasarkan CAES dan dibangun dari komponen yang dibuat sesuai pesanan. Ini termasuk elektronik dalam pemantauan kontrol dan perangkat lunak pelaporan, bejana tekan komposit yang dibuat dengan persyaratan 'kelelahan nol' dan tahan ledakan. Sistem juga mengukur panas, tekanan, getaran, laju aliran, arus, voltase, dan sejumlah tindakan pengamanan. Sistem penyimpanan dimaksudkan untuk menjadi anti-rusak, dalam hal itu setiap upaya untuk merusaknya akan mematikan sistem dan menurunkan tekanannya. Satu-satunya cara agar peti kemas yang menahan sistem dapat dibuka kembali adalah oleh teknisi LiGE yang dipanggil dari kantor pusat. Demikian pula, hanya teknisi LiGE yang dapat memelihara dan menugaskannya. Sistem ini menggunakan daya yang sebagian besar dihasilkan, tetapi tidak secara eksklusif, dari matahari. Ini menggerakkan motor hidrolik yang pada gilirannya menggerakkan kompresor. Udara terkompresi disimpan dalam tangki udara dan operasi kebalikannya menggerakkan alternator yang memasok daya ke tempat apa pun yang dilayani oleh sistem penyimpanan energi, baik itu pabrik atau bangunan lain atau apa pun. LiGE memperkirakan efisiensi sistem melebihi 90 persen. Selain melayani dalam peran off-grid, ini juga dapat digunakan untuk catu daya yang tidak pernah terputus.

Penyimpanan energi, dalam bentuk apa pun, harus memainkan peran penting dalam jaringan energi kita karena lebih banyak energi dihasilkan dari sumber terbarukan. Misalnya, Inggris diperkirakan perlu menyimpan sekitar 200 GWh listrik pada tahun 2020. CAES semakin terlihat seperti itu bisa menjadi metode yang sangat layak dan digunakan secara teratur untuk melakukan hal itu.


Tonton videonya: Teknologi Pengelasan Dengan Api yang Terbuat dari Air Hasil Elektrolisis (Maret 2021).