Technologia CAES może przyczynić się do rozwoju energetyki wiatrowej

Technologia CAES może przyczynić się do rozwoju energetyki wiatrowej

Amerykańska organizacja o nazwie Iowa Association of Municipal Utilities, pracuje nad projektem umożliwiającym gromadzenie energii pochodzącej z elektrowni wiatrowych i wykorzystaniu jej do napędu turbin gazowych. Technologia znana jest pod nazwą CAES (Compressed Air Energy Storage). Jeżeli projekt się powiedzie będzie to ważny krok w kierunku rozwoju energetyki wiatrowej.

W ubiegłym roku projekt IAMU otrzymał od Amerykańskiego Departamentu Energii dofinansowanie w wysokości 1.2 miliona dolarów. W roku bieżącym, na badania dotyczące magazynowania sprężonego powietrza pod ziemią, rząd amerykański przeznaczył kolejny milion dolarów.

Koncepcja technologii jest zbliżona do zasady działania elektrowni szczytowo-pompowych. Zmianie ulega nośnik energii, którym w przypadku CAES jest powietrze. Sprężarki, które są napędzane energią z turbin wiatrowych (lub energią z sieci), tłoczą pod dużym ciśnieniem powietrze do podziemnych zbiorników. Gdy wzrasta zapotrzebowanie na energię, np. w godzinach szczytu, zmagazynowane powietrze jest stopniowo uwalniane. Następnie, po zmieszaniu z gazem ziemnym bierze udział w procesie spalania, dzięki czemu znacznie wzrasta jego temperatura. Gorące spaliny napędzają turbinę gazową, sprzężoną z wałem generatora. Dzięki temu zabiegowi może być wykorzystana „tania” energia, będąca efektem nadwyżek produkcyjnych elektrowni podstawowych. Zgromadzenie energii w sprężonym powietrzu polepsza sprawność turbiny gazowej, która w tym przypadku, nie zużywa energii na sprężenie powietrza. Dodatkowym atutem technologii jest możliwość gromadzenia energii z wiatraków, co pozwala uniezależnić produkcję elektryczności od zmiennych warunków pogodowych.

Pomysł na wykorzystanie tego typu technologii w celu wsparcia produkcji energii, zrodził się już 30 lat temu. Obecnie w oparciu o tą technologię działają dwie elektrownie, 11-letnia w McIntosh w stanie Alabama oraz 23 letnia w Huntorf (Niemcy). W obu przypadkach sprężone powietrze magazynowane jest w wyrobiskach powstałych w wyniku wydobycia złóż soli.

Zgodnie z założeniami projektowymi w Iowa ma powstać 200MW farma wiatrowa, współpracująca ze 100MW elektrownią gazową, działającą w technologii CAES. Szacunkowy koszt inwestycji to blisko 300 milionów dolarów. Aktualnie lokalizacja nie została jeszcze wybrana, jednak najprawdopodobniej będzie to centralna Iowa, gdyż na tym obszarze panują najodpowiedniejsze warunki geologiczne.

CAES w skrócie:
- Turbiny wiatrowe generują elektryczność, która jest wprowadzana bezpośrednio do sieci lub alternatywnie napędzają kompresory powietrza.
- Kompresory, uruchamiane poza godzinami szczytu podczas gdy popyt na energię jest mały, tłoczą powietrze do podziemnych zbiorników
- Sprężone powietrze zgromadzone pod ziemią rozchodzi się i tymczasowo wypiera wody gruntowe. Wyparte wody są zamknięte przez otaczające je, słabo-przepuszczalne warstwy skał i gleby. Dzięki temu powietrze pozostaje pod wysokim ciśnieniem przez dłuższy okres czasu, a w razie potrzeby gotowe jest do powtórnego transportu rurami na powierzchnię. Jeżeli ciśnienie powietrza zostanie obniżone uprzednio uwięzione wody gruntowe z powrotem popłyną w kierunku strefy niskiego ciśnienia.
- Powietrze płynące z powrotem rurami w kierunku turbin jest najpierw podgrzewane przy pomocy spalającego się gazu. Powoduje to wzrost temperatury powietrza, którego strumień skierowany jest na łopaty turbin. Zespoły generator-turbina generują energię, przekazywaną do lokalnej sieci elektroenergetycznej w godzinach szczytu.