Gêmeos digitais aumentam a capacidade das usinas de armazenamento de energia

Sep 26, 2023

Aproveitando a automação industrial de ponta com modelos de simulação em tempo real. Esse recurso apareceu originalmente na edição IIoT & Industry 4.0 da Automation 2023.

Fontes de energia renováveis, como o RNG, oferecem múltiplos benefícios. Além de apoiar a descarbonização ambiciosa e as metas líquidas zero, elas também oferecem a maneira mais econômica de criar um sistema de energia descentralizado. Isso, por sua vez, pode ajudar a alcançar acesso universal, confiável e acessível à energia. Por esses motivos, o uso de fontes alternativas de energia está crescendo em popularidade, representando quase 11% da energia gerada globalmente e formando uma parte importante da matriz energética em muitos países. Por exemplo, o uso de energia renovável na Noruega cobriu mais de 60% do consumo total em 2018. Um dos principais desafios que devem ser superados para apoiar a crescente adoção de gás natural renovável e outros recursos renováveis ​​para geração de energia é equilibrar as demandas flutuantes de eletricidade com a natureza intermitente de algumas fontes verdes. Por exemplo, para ter sucesso nos esforços de descarbonização e evitar qualquer desperdício, é essencial evitar o corte. Isso ocorre quando um sistema de geração de energia é impedido de exportar para a rede, geralmente devido a uma restrição temporária causada por congestionamento, essencialmente desperdiçando potenciais suprimentos de energia de baixo carbono.

Para utilizar totalmente a capacidade de geração, são necessárias soluções de armazenamento de energia robustas, confiáveis ​​e altamente eficientes, pois podem fornecer o nível de flexibilidade necessário para manter o fornecimento estável e consistente à rede. Estratégias como essas podem suportar picos de corte e atividades de deslocamento de carga. O armazenamento de energia por ar comprimido (CAES) em suas várias formas termomecânicas está entre as tecnologias mais promissoras disponíveis em escala comercial para gerenciamento de energia de alta capacidade. Ao economizar energia potencial na forma de ar comprimido, esses sistemas são capazes de gerar grandes quantidades de energia sob demanda. -a descarga é muito baixa, permitindo manter eficazmente a energia armazenada por longos períodos sem perdas consideráveis. Além disso, devido à natureza comprovada do equipamento subjacente, as plantas CAES normalmente têm uma vida útil projetada de mais de 40 anos, o que mantém os custos gerais por unidade de energia (ou potência) entre os mais baixos de todas as tecnologias de armazenamento disponíveis. Para alcançar esses resultados, as instalações do CAES podem utilizar diferentes configurações, sendo uma delas o método inovador de armazenamento de energia de ar líquido, que aproveita os princípios termomecânicos para promover os benefícios do CAES. Na variante de ar líquido, o ar é purificado e resfriado até seu estado líquido durante a fase de carga. Em seguida, é armazenado em temperaturas criogênicas e baixa pressão em tanques adequados. Quando descarregado, o ar líquido é bombeado a uma alta pressão, evaporado e aquecido para expandir a corrente de ar líquido. O gás de alta pressão resultante aciona um conjunto de turbinas em uma unidade de recuperação de energia.

O ciclo de armazenamento de energia de ar líquido descrito acima utiliza componentes que são comumente encontrados em usinas elétricas convencionais e plantas industriais de separação de ar. Portanto, eles oferecem múltiplas vantagens. Em primeiro lugar, eles são bem comprovados e amplamente aceitos. Em segundo lugar, este equipamento está amplamente disponível para dar suporte a instalações em escala comercial. Finalmente, eles têm requisitos de manutenção bem compreendidos. Além disso, o uso de sistemas de armazenamento de energia de ar líquido leva a densidades de energia que podem ser até 8,5 vezes maiores do que as alternativas convencionais de ar comprimido. Portanto, é possível criar plantas compactas que são mais econômicas, eficientes, fáceis de implementar e adequadas para locais com espaço disponível limitado. Além disso, o ciclo de geração de energia elimina a necessidade de combustão e as emissões de carbono associadas, ao mesmo tempo práticas de reciclagem. O calor residual dos compressores de liquefação é recuperado dentro do processo para operações altamente eficientes, e o armazenamento e a reciclagem da energia térmica liberada durante a descarga podem ser usados ​​como parte de um sistema de circuito fechado para dar suporte às atividades de liquefação do ar durante o carregamento.Automação do processo de armazenamento de energia controle Um processo de armazenamento de energia de ar líquido oferece per se benefícios financeiros e ambientais únicos. No entanto, com temperaturas variando entre -200 e +600 °C e pressões de até 200 bar, pequenas variações podem afetar significativamente o desempenho. Isso significa que o controle ideal dos parâmetros de processamento ao longo das diferentes fases é fundamental. Isso é essencial para manter a eficiência energética e os custos baixos, maximizando os resultados finais. Ao oferecer suporte a sistemas de feedback e feedforward em tempo real, bem como monitoramento remoto, as tecnologias de automação industrial fornecem uma solução ideal para fornecer desempenho e eficiência máximos de forma consistente. Mais precisamente, o controle de processo automatizado totalmente integrado fornece uma estrutura altamente disponível, responsiva e segura para monitoramento e visualização, tendência e análise, além do gerenciamento e sincronização de todas as peças do equipamento eletromecânico no local. os operadores de usinas de armazenamento de energia podem garantir o sequenciamento adequado de todos os processos e resolver prontamente qualquer alarme para maximizar o tempo de atividade, proporcionando, em última análise, alta eficiência e produtividade. Como resultado, é possível que as instalações realizem uma distribuição de energia previsível e despachável para a rede, ao mesmo tempo em que mantêm uma pegada de carbono baixa ou até mesmo líquida zero. do processo e as maneiras pelas quais todos os componentes trabalham juntos e influenciam uns aos outros. Só assim é possível regular eficazmente todas as atividades. Como as instalações de armazenamento de energia de ar líquido são relativamente novas, essa percepção pode não estar prontamente disponível para os gerentes de fábrica.