Danimarka Üniversitesi’nden biri grup araştırmacı, Carnot bataryaları kullanarak termik santralleri yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüştürmek için yeni bir fikir geliştirdi. Carnot bataryası nedir?
Carnot bataryaları su, erimiş tuz ya da kaya gibi yöntemleri kullanarak elektriği ısı enerjisi olarak saklayıp kullanabilen bataryalardır. Aynı zamanda likit sıvı, termal döngü ya da soğurma teknikleri gibi metotlarla beraber de çalışabiliyorlar. Dolayısıyla güneş ve rüzgar enerjisinden elde edilen fazla enerjiyi depolayarak şebekeyi dengelemek için yardımcı olabilir.
Araştırmacılar santrallerde bulunan buhar türbinleri, boylerler ve ısı değiştiricileri nedeniyle Carnot bataryalarını yerleştirmek için termik santrallerin mükemmel bir yer olduğunu söylüyorlar. Aynı zamanda inverterler yerine konvensiyonel jeneratörlerin Carnot bataryaları ile kullanılmasının şebekeyi dengeleyebileceğini belirtiyorlar.
Araştırmacılar, depolama ortamı olarak kayalardan oluşan büyük bir tank ve ısı taşıyıcı olarak havayı kullanan belirli bir Carnot batarya türüne odaklandılar. Geliştirdikleri konsepti 160 bar basınç ve 565 derece buhar üreten Şili’deki 300 megawatt’lık eski bir kömür santraline uyguladılar.
1.37 GWh kapasiteli ve 730 derece sıcaklığa sahip kaya yataklı bir depolama sistemi tasarladılar. Yüklemenin ve bakımın kolay olması için ısıtıcıları, valfleri ve boruları tankın tepesine yerleştirdiler. Ayrıca sistemdeki ısı ve basınç kayıplarını minimize ettiler.
Sistem gündüz güneş panelleriyle şarj olurken gece enerji sağlayacak şekilde tasarlandı. Elektrik ısıtıcısını kaya yataklı tanka; buhar jeneratörünü ise kömür santralinin türbini ve kondenserine (yoğuşturucu) bağladılar.
Sistemin performansı nasıl?
Sistem performansını analiz eden ekip 4 saatlik depolama için yılda 443 GWh, 8 saat için 797 GWh, 12 saat için 1150 GWh net enerji üretildiğini gözlemledi. Ayrıca kapasite arttıkça sistemin daha ucuz ve verimli olduğunu tespit ettiler. Araştırmacılar sistemin konvensiyonel enerji santralleri ve erimiş tuzu depolama için kullanan diğer alternetifler ile rekabetçi olduğunu belirttiler.
Sistemin daha da optimize edilebileceğini söyleyen araştırmacılar geliştirdikleri yöntemin kömür santrallerini dönüştürmek ve karbon emisyonlarını düşürmek için yardımcı olabileceğini ifade ettiler.
Araştırmacılar doğalgaz fiyatlarının düşük kalacağı varsayılırsa, Carnot bataryaların seviyelendirilmiş depolama maliyetinin (LCOS) 66 euro/MWh‘den düşük olması halinde rekabetçi bir çözüm olacağını belirttiler.