Combinando energía fotovoltaica flotante con almacenamiento de energía de aire comprimido

Investigadores de Egipto y el Reino Unido desarrollaron un nuevo flotantesistema fotovoltaicoconcepto que utiliza aire comprimido para el almacenamiento de energía. El sistema tiene una eficiencia de ida y vuelta del 34,1% y una eficiencia energética del 41%.

Científicos de la Universidad de Port Said en Egipto y la Universidad de Strathclyde en el Reino Unido han propuesto combinar el almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) con la energía fotovoltaica flotante mediante una novedosa estrategia de gestión de la energía.

“Para superar los problemas de intermitencia y disponibilidad de la energía solar, el sistema fotovoltaico flotante propuesto está equipado con un sistema híbrido de almacenamiento de energía de aire comprimido respetuoso con el medio ambiente controlado por una novedosa estrategia de gestión de energía para gestionar eficientemente el flujo de energía entre los componentes del sistema sin exceder sus límites permitidos. límites operacionales para una operación segura”, dijo a pv magazine el autor principal de la investigación, Erkan Oterkus. "Esta estrategia de control está diseñada para garantizar el cumplimiento de los requisitos de carga y utilizar incluso la producción de energía fotovoltaica de baja calidad, lo que reduce el desperdicio de energía y mejora la eficiencia del sistema".

En el concepto propuesto, la estrategia de gestión de energía sigue el enfoque determinista basado en reglas, que determina las reglas con la ayuda de un mapa de economía de combustible o de emisiones del sistema en cuestión. "Este enfoque utiliza la experiencia humana, la intuición, la heurística y los modelos matemáticos para generar un conjunto de reglas predeterminadas que controlan el funcionamiento de los componentes del sistema", destacó el grupo. "Estas reglas son interpretables y pueden ajustarse para un mejor rendimiento de diferentes escenarios operativos con baja carga computacional".

El prototipo de 5 kW utiliza paneles fotovoltaicos parcialmente flotantes que están en contacto directo continuo con el agua circundante, lo que proporciona un enfriamiento eficiente y gratuito y mejora la eficiencia de los paneles fotovoltaicos como resultado del equilibrio térmico con el agua circundante. La plataforma flotante utilizada para soportar elsistema fotovoltaicoes capaz de rastrear la luz solar automáticamente para una mayor producción de energía solar y alterar la relación de inmersión ajustando el calado de la plataforma y el ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos para controlar su enfriamiento o limpiándolos del polvo acumulado o sumergiendo completamente los paneles fotovoltaicos para evitar cualquier daño. durante condiciones climáticas severas.

El sistema de almacenamiento se describe como un sistema CAES adiabático integrado con almacenamiento de energía térmica (TES). Consta de cuatro tanques de acero de aire no compensado que se colocan en las esquinas de la plataforma flotante. "Antes del almacenamiento de aire, el aire comprimido caliente se enfría en el intercambiador de calor", explicaron los investigadores. "Siempre que la electricidad fotovoltaica generada sea inferior o superior a la potencia requerida por los compresores de aire, se propone almacenar esta electricidad en forma de calor en un TES".

También se integra un tanque de agua caliente con un intercambiador de calor para elevar la temperatura del aire comprimido antes de su expansión. El aire comprimido se libera y se calienta a través del tanque de agua caliente antes de su expansión en el expansor para regenerar electricidad usando el generador.

A través de una serie de simulaciones, el equipo de investigación descubrió que el sistema tiene una eficiencia de ida y vuelta del 34,1% y una eficiencia energética del 41%, observándose el rendimiento más sólido del sistema entre diciembre y enero. “En comparación con los sistemas CAES convencionales, el sistema CAES híbrido propuesto tiene un ahorro anual de combustible de 126,4 de gas natural”, enfatizaron los académicos. "Este ahorro de combustible también resultará en un beneficio económico al reducir el costo operativo del sistema en $27,690/año de costo de combustible".

También descubrieron que la eficiencia energética y exergética del sistema puede verse afectada considerablemente por la eficiencia de los componentes individuales, que, según dijeron, puede disminuir en condiciones de funcionamiento fuera de diseño y de carga parcial.

El sistema se describió en “Sistema híbrido de almacenamiento de energía de aire comprimido y estrategia de control para una planta fotovoltaica parcialmente flotante”, publicado en Energy.

En Egret Solar, estamos entusiasmados con el potencial de combinar sistemas fotovoltaicos flotantes (PV) con almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES). Este enfoque innovador es inmensamente prometedor para abordar algunos de los desafíos clave que enfrenta la industria de las energías renovables en la actualidad, como el almacenamiento de energía, la estabilidad de la red y el uso eficiente del espacio. Egret Solar está entusiasmado con el potencial a largo plazo de combinar la energía fotovoltaica flotante con el almacenamiento de energía por aire comprimido. Esta combinación representa una solución de vanguardia que aborda algunos de los desafíos más apremiantes en la industria de las energías renovables y al mismo tiempo promueve un futuro más ecológico y sostenible.