Combinazione del fotovoltaico galleggiante con l’accumulo di energia tramite aria compressa

Ricercatori provenienti dall'Egitto e dal Regno Unito hanno sviluppato un nuovo galleggianteImpianto fotovoltaicoconcetto che utilizza l'aria compressa per l'accumulo di energia. Il sistema ha un'efficienza di andata e ritorno del 34,1% e un'efficienza energetica del 41%.

Gli scienziati dell'Università di Port Said in Egitto e dell'Università di Strathclyde nel Regno Unito hanno proposto di combinare lo stoccaggio dell'energia tramite aria compressa (CAES) con il fotovoltaico galleggiante attraverso una nuova strategia di gestione dell'energia.

“Per superare i problemi di intermittenza e disponibilità dell’energia solare, il sistema fotovoltaico galleggiante proposto è dotato di un sistema ibrido di accumulo di energia ad aria compressa ecologico, controllato da una nuova strategia di gestione dell’energia per gestire in modo efficiente il flusso di potenza tra i componenti del sistema senza superare il loro valore consentito. limiti operativi per un funzionamento sicuro”, ha detto alla rivista pv l’autore principale della ricerca, Erkan Oterkus. “Questa strategia di controllo è progettata per garantire il rispetto dei requisiti di carico e l’utilizzo anche della produzione di energia fotovoltaica di bassa qualità, riducendo così eventuali sprechi di energia e migliorando l’efficienza del sistema.”

Nel concetto proposto, la strategia di gestione energetica segue l'approccio deterministico basato su regole, che determina le regole con l'aiuto di una mappa del risparmio di carburante o delle emissioni del sistema in questione. "Questo approccio utilizza l'esperienza umana, l'intuizione, l'euristica e i modelli matematici per generare una serie di regole predeterminate che controllano il funzionamento dei componenti del sistema", ha sottolineato il gruppo. “Queste regole sono interpretabili e possono essere ottimizzate per migliorare le prestazioni di diversi scenari operativi con bassi oneri computazionali”.

Il prototipo da 5 kW utilizza pannelli fotovoltaici parzialmente galleggianti che sono in continuo contatto diretto con l'acqua circostante, il che fornisce un raffreddamento efficiente e gratuito e migliora l'efficienza dei pannelli fotovoltaici come risultato dell'equilibrio termico con l'acqua circostante. La piattaforma galleggiante utilizzata per sostenere ilImpianto fotovoltaicoè in grado di tracciare automaticamente la luce solare per una maggiore produzione di energia solare e alterare il rapporto di immersione regolando il pescaggio della piattaforma e l'angolo di inclinazione dei pannelli fotovoltaici per controllarne il raffreddamento o pulendoli dalla polvere accumulata o immergendo completamente i pannelli fotovoltaici per evitare eventuali danni durante condizioni meteorologiche avverse.

Il sistema di accumulo è descritto come un sistema CAES adiabatico integrato con l'accumulo di energia termica (TES). È costituito da quattro serbatoi d'aria in acciaio non compensati posizionati agli angoli della piattaforma galleggiante. "Prima dell'immagazzinamento dell'aria, l'aria compressa calda viene raffreddata nello scambiatore di calore", spiegano i ricercatori. “Ogni volta che l’elettricità fotovoltaica generata è inferiore o superiore alla potenza richiesta dai compressori d’aria, si propone di immagazzinare questa elettricità sotto forma di calore in un TES.”

Un serbatoio per l'acqua calda è inoltre integrato con uno scambiatore di calore per aumentare la temperatura dell'aria compressa prima della sua espansione. L'aria compressa viene rilasciata e riscaldata attraverso il serbatoio dell'acqua calda prima della sua espansione nell'espansore per rigenerare energia elettrica utilizzando il generatore.

Attraverso una serie di simulazioni, il gruppo di ricerca ha scoperto che il sistema ha un’efficienza di andata e ritorno del 34,1% e un’efficienza energetica del 41%, con le prestazioni di sistema più elevate osservate tra dicembre e gennaio. “Rispetto ai sistemi CAES convenzionali, il sistema CAES ibrido proposto ha un risparmio annuo di carburante pari a 126,4 di gas naturale”, hanno sottolineato gli accademici. “Questo risparmio di carburante si tradurrà anche in un vantaggio economico riducendo i costi operativi del sistema di 27.690 dollari all’anno di costo del carburante”.

Hanno inoltre scoperto che l’efficienza energetica ed exergetica del sistema può essere notevolmente influenzata dall’efficienza dei singoli componenti, che secondo loro può diminuire in condizioni di funzionamento fuori progetto e a carico parziale.

Il sistema è stato descritto nel libro “Sistema ibrido di accumulo di energia ad aria compressa e strategia di controllo per un impianto fotovoltaico parzialmente galleggiante”, pubblicato su Energy.

Noi di Egret Solar siamo entusiasti del potenziale offerto dalla combinazione di sistemi fotovoltaici galleggianti (PV) con lo stoccaggio dell'energia tramite aria compressa (CAES). Questo approccio innovativo rappresenta un’enorme promessa per affrontare alcune delle sfide chiave che l’industria delle energie rinnovabili si trova oggi ad affrontare, come lo stoccaggio dell’energia, la stabilità della rete e l’uso efficiente dello spazio. Egret Solar è entusiasta del potenziale a lungo termine della combinazione del fotovoltaico galleggiante con l’accumulo di energia tramite aria compressa. Questa unione rappresenta una soluzione all’avanguardia che affronta alcune delle sfide più urgenti nel settore delle energie rinnovabili, promuovendo al contempo un futuro più verde e sostenibile.