211service.com
Superledende magneter til lagring i gitterskala
Superledende magnetisk energilagring (SMES) har længe været forfulgt som en storstilet teknologi, fordi den tilbyder øjeblikkelig energiudladning og et teoretisk uendeligt antal genopladningscyklusser. Indtil for nylig har materialeomkostningerne for SMES-enheder dog været uoverkommeligt høje for alle undtagen meget små applikationer. Nu et projekt finansieret af US Department of Energy (DOE) kunne bane vejen for SMES-teknologi, der tilbyder megawatt-timers energilagring. En sådan kapacitet bliver mere og mere nødvendig for elnet, der skal balancere uregelmæssigheden af vedvarende energikilder.
Hos en DOE Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E) konference i Washington, D.C. den 2. marts, schweizisk-baseret ingeniørfirma FIG skitserede planer for en 3,3 kilowatt-timers proof-of-concept SMES-prototype. Enheden vil lagre elektricitet i form af et magnetfelt genereret af jævnstrøm cirkuleret gennem superledende ledninger. Geometrien af de superledende spoler skaber et stærkt indeholdt elektromagnetisk felt, men relativt lidt energi er nødvendig for at opretholde feltet. Energien frigives ved at aflade spolerne.
ABB samarbejder med superledende ledningsproducent SuperPower , Brookhaven National Laboratory , og University of Houston som en del af ARPA-E-bevillingen på 4,2 millioner dollars. Gruppens ultimative mål er at udvikle en 1-til-2 megawatt-timers enhed i kommerciel skala, der er omkostningskonkurrencedygtig med bly-syre-batterier, siger ABB-projektleder V.R. Ramanan.
At matche prisen på bly-syre-batterier ville gøre SMES-systemer billigere end svinghjul, men dyrere end pumpet vandkraft eller komprimeret luft, ifølge en nylig undersøgelse af Electric Power Research Institute . Pumpet hydro, som lagrer energi ved at pumpe vand op ad bakke, og trykluft, som lagrer energi i form af luft komprimeret i underjordiske huler, er de to førende metoder til at lagre energi i stor skala i dag. Disse tilgange er dog begrænset til områder med søer eller andre reservoirer i høje højder eller med underjordiske huler.
En vigtig fordel, som SMES har i forhold til andre energilagringsteknologier, er dens evne til hurtigt at frigive lagret energi. Det kan gå fra fuld opladning til fuld afladning - ingen anden teknologi kan gøre det, siger Cesar Luongo, senior magnet-divisionskoordinator for International termonuklear eksperimentel reaktor projekt i Cadarache, Frankrig, som ikke er involveret i projektet.
Hurtig afladning gør SMES attraktive til hurtigt at stabilisere højspændingstransmissionsledninger i perioder med hårdt brug. Det er afgørende, at ABB udvikler elektriske afbrydere, der vil gøre det muligt for SMES-systemer at frigive deres energi gradvist, over op til en time, for at hjælpe med at kompensere for fald i output fra vedvarende energikilder såsom vind og sol.
Luongo siger, at for at konkurrere med bly-syre-batterier og andre teknologier, skal SMES-systemer muligvis være betydeligt større end de 1-til-2 megawatt-timers enheder, som ABB forestiller sig. De skal muligvis tilbyde titusindvis af megawatt-timers lagring, siger Luongo, og jo billigere de andre teknologier bliver, jo længere ude kommer det crossover-punkt.
Steven Minnihan, analytiker ved Lux Research , siger SMES-enheder skal holde længere end svinghjul eller batterier, fordi de ikke har nogen bevægelige dele. Men, siger han, materialeomkostningerne forbliver høje. Den virkelige fordel er dens betydelige levetid i forhold til batterier og svinghjul, men jeg tror ikke, det er den mest omkostningseffektive teknologi, siger Minnihan.
SMES-systemer har omtrent samme forventede levetid som pumpede hydro- og trykluftsystemer: 10-20 år, i modsætning til 1-10 år for batterier og 8-12 år for svinghjul, siger Minnihan. Han har forbehold over for ABB's tilgang, fordi den kræver store mængder højtemperatur-superledende ledninger, som til dagens priser ville gøre SMES-systemer i netskala uoverkommeligt dyre.
Selvom omkostningerne til superledende ledninger er faldet markant i de seneste år, indrømmer Ramanan, at det ville være nødvendigt at falde med yderligere 300 procent, for at SMES kan være konkurrencedygtige med andre energilagringsteknologier i netskala. Han siger, at reduktion af ledningsomkostninger er en betydelig teknisk udfordring, men tilføjer, at det er formålet med projekter finansieret af ARPA-E at tage sådanne udfordringer op. Hvis vi ikke troede, det her havde potentiale, var vi ikke gået efter det her, siger han.