science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe het Iowa Stored Energy Park zal werken

Het Iowa Stored Energy Park, gepland voor voltooiing in 2011, kost ongeveer $200,- 000 tot $ 225, 000 -- exclusief de kosten van windfaciliteiten. Zie windenergie foto's. 2008 Hoe werkt het

Als energiebron, wind heeft veel voordelen. Het is een hernieuwbare hulpbron die wordt aangedreven door de oven van onze planeet, de zon. Het wekt elektriciteit op zonder broeikasgassen te produceren.

En het wordt niet geassocieerd met giftige bijproducten zoals kwik of radioactief afval.

Helaas, windenergie heeft ook enkele nadelen die wijdverbreide adoptie hebben verhinderd. Eerst, wind waait niet altijd, en soms waait het het hardst als je het het minst nodig hebt. Maar wat als u de overtollige energie van windparken zou kunnen opslaan, zodat deze later kan worden gebruikt?

Dat is het idee achter de Iowa Opgeslagen Energiepark (ISEP) . In dit geval, de energie wordt opgeslagen als perslucht, en de opslageenheid is geen batterij, maar de aarde zelf. Het is geen sciencefiction. In feite, de technologie achter energieopslag met perslucht (CAES) bestaat al vele jaren, hoewel het meer aandacht krijgt van milieuactivisten en experts op het gebied van hernieuwbare energie die op zoek zijn naar milieuvriendelijke oplossingen om fossiele brandstoffen te vervangen.

Dus hoe werkt het? Lees verder om erachter te komen.

Acroniem Soep

Als de wind, acroniemen zijn een hernieuwbare hulpbron als het gaat om praten over het Iowa Stored Energy Park. Hier zijn er een paar die u moet weten:

ISEP -- Iowa opgeslagen energiepark. De "P" stond oorspronkelijk voor "Plant, " maar veranderde in "Park" toen de organisatie in 2005 werd opgericht.

ISEPA -- Iowa Opgeslagen Energiepark Agentschap. Een bedrijf opgericht op grond van sectie 28E van de Iowa-code, ISEPA vertegenwoordigt meer dan 130 gemeentelijke nutsbedrijven in Iowa, Minnesota en de Dakota's.

CAES -- Perslucht energieopslag. CAES is een technologie waarbij energie wordt opgeslagen in de vorm van perslucht in een ondergrondse caverne. Vervolgens, tijdens perioden van piekvraag, de lucht wordt gebruikt om stroom op te wekken met een turbogeneratorsysteem.

IAMU -- Iowa Vereniging van Gemeentelijke Nutsbedrijven. IAMU vertegenwoordigt meer dan 550 gemeentelijke elektrische, gas, water- en telecommunicatievoorzieningen in heel Iowa. Het is de grootste organisatie in zijn soort in het land.

Lees verder

Wat is het Iowa Stored Energy Park?

Elektriciteit op het Iowa Stored Energy Park zal worden opgewekt door windturbines. Overtollige wind zal een compressor aandrijven en in zandsteen ondergronds worden opgeslagen voor later gebruik. 2008 Hoe werkt het

Het ISEP-concept werd voor het eerst voorgesteld in 2003, toen leden van de Iowa Association of Municipal Utilities (IAMU) een studiecommissie vormden om te onderzoeken hoe windenergie op creatieve manieren kon worden gebruikt om de elektriciteitsproductie van de staat aan te vullen.

Iowa is de derde grootste producent van windenergie in de Verenigde Staten, net achter Californië en Texas. Om haar leidende positie in de windproductie nog verder uit te bouwen, de studiecommissie van de IAMU wist dat een ander groot windpark -- zelfs een met state-of-the-art, superefficiënte turbines -- zou op zichzelf niet genoeg zijn. Ze hadden een mechanisme nodig om energie op te slaan. De commissie stelde een energiecentrale voor die twee belangrijke elementen zou integreren:een windpark van 100 megawatt en een opslagfaciliteit voor perslucht.

Het idee achter ISEP is gebaseerd op twee succesvolle CAES-faciliteiten die al in bedrijf zijn:een in Huntorf, Duitsland, geëxploiteerd door Nordwest Deutsche Kraftwerke sinds 1978; en nog een in McIntosh, Helaas, geëxploiteerd door Alabama's Electric Cooperative sinds 1991. Beide faciliteiten slaan perslucht ondergronds op. De Huntorf-fabriek gebruikt zoutcavernes als opslagreservoir. De McIntosh-fabriek maakt gebruik van reeds bestaande mijnen.

De planningscommissie ISEP wilde experimenteren met het opslaan van perslucht in een watervoerende laag . Een aquifer is een ondergrondse laag gesteente die water kan vasthouden. Het gesteente kan dit omdat het miljoenen kleine ruimtes bevat tussen rots- en grinddeeltjes. Deze kleine ruimtes vangen water op en houden het vast. Zoals het blijkt, dit zeer doorlatende gesteente kan ook met lucht worden gevuld. In feite, als je onder grote druk lucht in een aquifer pompt, het werkt als een gigantische bel en verdringt het grondwater. Een paar maanden nadat het onderzoek was gestart, de commissie vond een watervoerende laag in de buurt van Fort Dodge, Iowa, dat leek me ideaal. De aquifer bevond zich dicht bij het elektriciteitsnet en een gasleiding. Echter, de site bleek uiteindelijk om verschillende redenen ongeschikt.

Toen het team andere sites begon te screenen, het ging ook door een aantal organisatorische veranderingen. In 2005, de IAMU-commissie heeft de verantwoordelijkheid voor ISEP overgedragen aan de Iowa Stored Energy Park Agency (ISEPA), een Iowa-onderneming die meer dan 130 gemeentelijke nutsbedrijven in Iowa vertegenwoordigt, Minnesota en de Dakota's.

Twee jaar later, in januari 2007, het bureau voltooide uiteindelijk zijn screeningproces en vestigde zich op een locatie net ten westen van Dallas Center in het centrum van Iowa. De site is om een ​​paar redenen ideaal. de watervoerende laag, 3, 000 voet (914 meter) onder het oppervlak, is diep en breed, wat betekent dat het een grote hoeveelheid lucht kan opslaan. Een ander aantrekkelijk kenmerk is de geologie van de site. De aquifer bestaat uit lagen zandsteen bedekt met dichte leisteen. Zandsteen is zeer poreus en houdt zowel lucht als water goed vast. Eindelijk, de camping ligt binnen 48,3 km van het centrum van Des Moines, wat goed is voor de economische ontwikkeling. Het bureau hoopt dat ISEP een toeristische bestemming zal worden, en dicht bij de hoofdstad van de staat zou kunnen zorgen voor meer verkeer.

De Dallas Center-site is niet, echter, het beste windgebied in Iowa. Als resultaat, ISEPA onderzoekt de mogelijkheid van een afgelegen windpark. Het bureau kan het park bouwen of een contract sluiten met een bestaand particulier windpark. Hoe dan ook, wind is een cruciaal onderdeel van het project. In feite, het gebruik van wind als energiebron is een van de belangrijkste manieren waarop de ISEP verschilt van de Huntorf- en McIntosh-fabrieken. Zowel Huntorf als McIntosh gebruiken dal-elektriciteit van traditionele kern- of kolencentrales om de compressor aan te drijven die lucht onder de grond pompt. ISEP zal door wind opgewekte elektriciteit gebruiken om de compressor te laten werken en zal overtollige energie terugsturen naar het net. Door CAES en windenergie samen te gebruiken, ISEP zal in staat zijn om een ​​milieuvriendelijke, alternatieve energiebron voor woningen en bedrijven.

In de volgende sectie, we zullen kijken hoe ISEP precies elektriciteit zal maken.

ISEP en elektrische opwekking

Verbrandingsturbines verbranden een mengsel van brandstof en lucht om elektriciteit op te wekken. De meeste energie in het proces gaat naar de processor, niet naar de turbines, die elektriciteit opwekken. 2008 Hoe werkt het

Hoewel windenergie een belangrijk onderdeel is van ISEP, het zal fossiele brandstoffen niet volledig uit de vergelijking van de energieproductie verwijderen. In plaats daarvan, het zal de hoeveelheid fossiele brandstof die wordt gebruikt om elektriciteit te maken verminderen. Om te begrijpen waarom dit zo is, laten we eerst kijken naar een conventionele turbinecentrale, die afhankelijk is van aardgas als energiebron.

Het hart van zo'n installatie is een driedelige verbrandingsturbine. Het eerste deel, de compressor, zuigt lucht in de motor en brengt deze onder druk. Het tweede deel, het verbrandingssysteem, verbrandt een mengsel van brandstof en lucht, die een hoge temperatuur produceert, gasstroom onder hoge druk. Terwijl de gasstroom door de turbine uitzet, het derde deel, het draait roterende bladen. De roterende bladen hebben twee functies:ze drijven de compressor aan, en ze laten een generator draaien om elektriciteit te maken. In feite, het grootste deel van de energie die in een verbrandingsturbine wordt gebruikt, gaat naar het laten draaien van de compressor, niet om elektriciteit op te wekken.

CAES verbetert het bedrijfsrendement van gasturbines omdat compressie afzonderlijk plaatsvindt. Elektriciteit in de daluren laat een motor draaien die lucht in een ondergronds reservoir dwingt. In tijden van piekvraag, lucht wordt vrijgelaten uit de opslagkamer en via leidingen in het verbrandingssysteem van een gasturbine geleid. De lucht is al gecomprimeerd, zodat de turbine geen compressor hoeft aan te drijven; alle energie gaat naar de generator. Als resultaat, er wordt veel minder aardgas gebruikt.

ISEP gaat nog een stap verder door wind te combineren -- een schone, duurzame energiebron -- met ondergrondse opslag in een aquifer. De onderstaande afbeelding laat zien hoe ISEP eruit zal zien en werkt. Laten we de stappen doorlopen:

  1. Spinturbines op een windpark wekken elektriciteit op als bewegende lucht door de wieken blaast.
  2. Een deel van die elektriciteit, vooral tijdens piekvraag, wordt naar het elektriciteitsnet geleid.
  3. De overtollige elektriciteit wordt naar een compressor geleid die lucht door leidingen diep in de grond pompt.
  4. De lucht wordt opgeslagen in poreuze zandsteen. Naarmate de druk stijgt, de lucht verdringt het grondwater als een gigantische bel. In essentie, de zandsteen werkt als een batterij die ongeveer 20 weken lucht kan opslaan.
  5. Overdag of wanneer de vraag piekt, het nutsbedrijf kan perslucht opzuigen en in het verbrandingssysteem van een gasturbine voeren. De lucht vermengt zich met aardgas, en het brandstof-luchtmengsel wordt verbrand bij extreem hoge temperaturen. De turbine verbruikt 50 procent minder aardgas omdat hij de compressor niet hoeft te laten draaien.
  6. De gasturbine bedient een generator, die elektriciteit produceert.
  7. Elektriciteit gaat naar huizen en bedrijven.

ISEPA evalueert nog steeds de beste oplossing voor windproductie, maar streeft ernaar het voorlopige ontwerp in mei 2008 af te ronden. In september het bureau zal beginnen met het verkrijgen van de benodigde vergunningen van de Iowa Utilities Board. De installatie moet tegen 2011 operationeel zijn en elektriciteit opwekken. ISEP zou goed kunnen zijn voor 20 procent van het energieverbruik in een jaar bij een typisch gemeentelijk nutsbedrijf in Iowa. Het kan ook steden en hun nutsbedrijven elk jaar maar liefst $ 5 miljoen besparen aan gekochte energie [bron:Energy Services Bulletin].

Andere nutsbedrijven in het hele land volgen ISEP met grote belangstelling. Sommigen zijn zelfs begonnen met hun eigen CAES-projecten. In West-Texas, TXU Energy werkt samen met Shell WindEnergy om een ​​3, Windpark van 000 megawatt aangesloten op een CAES-systeem dat lucht in ondergrondse zoutkoepels pompt. Andere sites worden onderzocht in New Mexico en de Gulf Coast. Hoe dan ook - met behulp van ondergrondse zoutgrotten of watervoerende lagen - kan CAES nog steeds de beste hoop bieden om wind een serieuze bijdrage te leveren aan de totale Amerikaanse elektriciteitsvoorziening. Het Electric Power Research Institute schat dat meer dan 85 procent van de VS ondergrondse functies heeft die de techniek zouden kunnen ondersteunen. Misschien ooit, een landelijk netwerk van faciliteiten die CAES combineren met wind zal maar liefst 10 procent van de Amerikaanse elektriciteit leveren [bron:BusinessWeek].

Voor meer informatie over windenergie en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe windenergie werkt
  • Hoe waterkrachtcentrales werken
  • Hoe kernenergie werkt
  • Hoe elektriciteitsnetten werken
  • Hoe zonnecellen werken
  • Hoe gasturbinemotoren werken

Meer geweldige links

  • De Iowa Stored Energy Park-website
  • De website van de Iowa Association of Municipal Utilities
  • Perslucht-energieopslag op de website van het Amerikaanse ministerie van energie
  • Windonderzoek:nationaal laboratorium voor hernieuwbare energie
  • Sandia Nationale Laboratoria

bronnen

  • Aston, Adam. "De wind in een fles vangen." Werkweek. 8 oktober 2007. http://www.businessweek.com/magazine/content/07_41/b4053092.htm
  • Tuinman, John en Haynes, Todd. "Overzicht van perslucht-energieopslag." Staatsuniversiteit van Boise. December 2007. http://coen.boisestate.edu/WindEnergy/resources/ER-07-001.pdf
  • De website van de Iowa Association of Municipal Utilities http://www.iamu.org/
  • De Iowa Stored Energy Park-website http://www.isepa.com/index.asp
  • "Iowa gaat windenergie en CAES-technologie combineren." Hernieuwbare Energie Wereld. 12 januari 2007. http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/story?id=47096
  • "Nutsbedrijven in Iowa leren nog steeds lessen van faciliteit voor opgeslagen energie." Energiedienstenbulletin. Vol. 26, Nummer 3, Maart 2007. http://www.wapa.gov/ES/pubs/esb/2007/mar/mar071.htm
  • "Wind plus perslucht staat gelijk aan efficiënte energieopslag in het voorstel van Iowa." Energiedienstenbulletin. Vol. 22, Nummer 4, Augustus 2003. http://www.wapa.gov/es/pubs/ESB/2003/03Aug/esb084.htm

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. De vierkantswortel vinden op een Texas Instrument TI-30X IIS
  2. Verschillen tussen lichaamscellen en neuronen
  3. Hoe is het schrijven geëvolueerd?
  4. Nieuwe analyse plaatst Hobbit op onverwachte ledemaat van de menselijke stamboom
  5. 10 onderzoeken die compleet bizarre dingen met elkaar verbinden
  6. Hoe groeit schimmel op voedsel?
  7. Moeten we de genen van buitengewone mensen sparen voor klonen?
  8. Wat is Ceramide?
  9. Heeft een videogame hiv genezen?

Wetenschap