I digital twin potenziano le capacità degli impianti di accumulo dell’energia

Sep 26, 2023

Sfruttare l'automazione industriale all'avanguardia con modelli di simulazione in tempo reale. Questa funzionalità è apparsa originariamente nell'edizione IIoT e Industria 4.0 di Automation 2023.

Le fonti energetiche rinnovabili, come il RNG, offrono molteplici vantaggi. Oltre a sostenere ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione e zero emissioni nette, offrono anche il modo più economico per creare un sistema energetico decentralizzato. Ciò, a sua volta, può contribuire a raggiungere un accesso universale, affidabile e conveniente all’energia. Per questi motivi, l’uso di fonti energetiche alternative sta diventando sempre più popolare, rappresentando quasi l’11% dell’energia generata a livello globale e costituendo una parte importante del mix energetico. in molti paesi. Ad esempio, l’uso di energia rinnovabile in Norvegia ha coperto oltre il 60% del consumo totale nel 2018. Una delle sfide principali da superare per sostenere la crescente adozione di gas naturale rinnovabile e di altre risorse ricostituibili per la produzione di energia è bilanciare le fluttuazioni della domanda di elettricità con la natura intermittente di alcune fonti verdi. Ad esempio, per riuscire negli sforzi di decarbonizzazione ed evitare qualsiasi spreco, è essenziale prevenire la riduzione. Ciò si verifica quando a un sistema di generazione di energia viene impedita l’esportazione verso la rete, solitamente a causa di un vincolo temporaneo causato dalla congestione, sprecando sostanzialmente potenziali forniture energetiche a basse emissioni di carbonio.

Per utilizzare appieno la capacità di generazione, sono necessarie soluzioni di stoccaggio dell’energia robuste, affidabili e altamente efficienti, in quanto possono fornire il livello di flessibilità necessario per mantenere una fornitura stabile e coerente alla rete. Strategie come queste possono supportare attività di peak shaving e load shifting. Lo stoccaggio di energia ad aria compressa (CAES), nelle sue varie forme termomeccaniche, è tra le tecnologie più promettenti disponibili su scala commerciale per la gestione dell'energia ad alta capacità. Risparmiando energia potenziale sotto forma di aria compressa, questi sistemi sono in grado di generare grandi quantità di energia su richiesta. Inoltre, a parte l'accesso a una caverna, le strutture CAES non dipendono da aree geografiche specifiche, a differenza dell'energia idroelettrica pompata, e la loro attività quotidiana -la scarica è molto contenuta, consentendo di conservare efficacemente l'energia immagazzinata per lunghi periodi senza notevoli perdite. Inoltre, data la natura ben collaudata delle apparecchiature sottostanti, gli impianti CAES hanno generalmente una durata progettata di oltre 40 anni, il che mantiene i costi complessivi per unità di energia (o potenza), tra i più bassi per tutte le tecnologie di stoccaggio disponibili. Per raggiungere questi risultati, le strutture CAES possono utilizzare diverse configurazioni, tra cui l’innovativo metodo di stoccaggio dell’energia ad aria liquida, che sfrutta i principi termo-meccanici per promuovere i vantaggi di CAES. Nella variante ad aria liquida, l'aria viene purificata e raffreddata allo stato liquido durante la fase di carica. Viene poi stoccato a temperature criogeniche e a bassa pressione in appositi serbatoi. Una volta scaricata, l'aria liquida viene pompata ad alta pressione, evaporata e riscaldata per espandere il flusso d'aria liquida. Il gas ad alta pressione risultante aziona una serie di turbine in un'unità di recupero di energia.

Il ciclo di accumulo dell'energia dell'aria liquida sopra descritto utilizza componenti che si trovano comunemente nelle centrali elettriche convenzionali e negli impianti industriali di separazione dell'aria. Pertanto offrono molteplici vantaggi. In primo luogo, sono ben provati e ampiamente accettati. In secondo luogo, queste apparecchiature sono ampiamente disponibili per supportare strutture su scala commerciale. Infine, hanno requisiti di manutenzione ben compresi. Inoltre, l'uso di sistemi di stoccaggio dell'energia ad aria liquida porta a densità di energia che possono essere fino a 8,5 volte superiori rispetto alle alternative convenzionali dell'aria compressa. Pertanto è possibile realizzare impianti compatti, più economici, efficienti, più facili da implementare e adatti a siti con spazio disponibile limitato. Inoltre, il ciclo di generazione di energia elimina la necessità di combustione e le emissioni di carbonio associate supportando anche il "freddo" pratiche di riciclo. Il calore di scarto dei compressori del liquefattore viene recuperato all'interno del processo per operazioni altamente efficienti, e lo stoccaggio e il riciclo dell'energia termica rilasciata durante lo scarico possono essere utilizzati come parte di un sistema a circuito chiuso per supportare le attività di liquefazione dell'aria durante la carica. Automatizzazione del processo di accumulo dell'energia controllo Un processo di stoccaggio dell'energia tramite aria liquida offre di per sé vantaggi economici e ambientali unici. Tuttavia, con temperature comprese tra -200 e +600 °C e pressioni fino a 200 bar, piccole variazioni possono influire in modo significativo sulle prestazioni. Ciò significa che il controllo ottimale dei parametri di lavorazione durante le diverse fasi è fondamentale. Ciò è essenziale per mantenere l'efficienza energetica e ridurre i costi massimizzando al tempo stesso i risultati finali. Supportando sistemi di feedback e feedforward in tempo reale, nonché il monitoraggio remoto, le tecnologie di automazione industriale forniscono una soluzione ideale per fornire costantemente massime prestazioni ed efficienza. Più precisamente, il controllo automatizzato del processo completamente integrato fornisce un quadro altamente disponibile, reattivo e sicuro per il monitoraggio e la visualizzazione, l'andamento e l'analisi, nonché la gestione e la sincronizzazione di tutte le apparecchiature elettromeccaniche in loco. Utilizzando questo tipo di configurazione automatizzata, l'aria liquida Gli operatori degli impianti di stoccaggio dell'energia possono garantire il corretto sequenziamento di tutti i processi e rispondere tempestivamente a qualsiasi allarme per massimizzare i tempi di attività, garantendo in definitiva efficienza e produttività elevate. Di conseguenza, è possibile per le strutture realizzare una distribuzione di energia distribuibile e prevedibile alla rete mantenendo allo stesso tempo un'impronta di carbonio bassa, o addirittura pari a zero, in termini di emissioni di carbonio. Tuttavia, avere un controllo preciso sulle operazioni per garantire un funzionamento ottimale richiede una comprensione approfondita del processo e dei modi in cui tutti i componenti lavorano insieme e si influenzano a vicenda. Solo così è possibile regolamentare efficacemente tutte le attività. Poiché gli impianti di stoccaggio dell’energia tramite aria liquida sono relativamente nuovi, questa conoscenza potrebbe non essere immediatamente disponibile per i gestori degli impianti.