Sådan fungerer Iowa -lagrede energiparken

Som energikilde, vind har mange fordele. Det er en vedvarende ressource drevet af vores planets ovn, solen. Det producerer elektricitet uden at producere drivhusgasser.

Og det er ikke forbundet med giftige biprodukter som kviksølv eller radioaktivt affald.

Desværre, vindenergi har også nogle ulemper, der har forhindret udbredt adoption. Først, vinden blæser ikke hele tiden, og nogle gange blæser det hårdest, når du har mindst brug for det. Men hvad nu hvis du kunne gemme den overskydende energi, der er skabt af vindmølleparker, så den kan bruges senere?

Det er tanken bag Iowa Stored Energy Park (ISEP) . I dette tilfælde, energien lagres som trykluft, og opbevaringsenheden ikke er et batteri, men Jorden selv. Det er ikke science fiction. Faktisk, teknologien bag komprimeret luftenergilagring (CAES) har eksisteret i mange år, selvom det får mere opmærksomhed fra miljøforkæmpere og eksperter i vedvarende energi på jagt efter miljøvenlige løsninger til udskiftning af fossile brændstoffer.

Så hvordan fungerer det? Læs videre for at finde ud af det.

Ligesom vinden, akronymer er en vedvarende ressource, når det kommer til at tale om Iowa Stored Energy Park. Her er et par, du skal vide:

ISEP - Iowa Stored Energy Park. "P" stod oprindeligt for "Plant, "men ændrede sig til" Park ", da organisationen blev inkorporeret i 2005.

ISEPA - Iowa Stored Energy Park Agency. Et selskab dannet under afsnit 28E i Iowa -koden, ISEPA repræsenterer mere end 130 kommunale forsyningsvirksomheder i Iowa, Minnesota og Dakotaerne.

CAES - Lagring af trykluftsenergi. CAES er en teknologi, hvor energi lagres i form af trykluft i en underjordisk hule. Derefter, i perioder med høj efterspørgsel, luften bruges til at generere strøm med et turbo-generator system.

IAMU - Iowa Association of Municipal Utilities. IAMU repræsenterer mere end 550 kommunale elektriske, gas, vand- og telekommunikationsværker i hele Iowa. Det er den største organisation af sin art i landet.

Hvad er Iowa Stored Energy Park?

ISEP -konceptet blev første gang foreslået i 2003, da medlemmer af Iowa Association of Municipal Utilities (IAMU) dannede et studieudvalg for at undersøge, hvordan vindenergi kunne bruges på kreative måder til at supplere statens elproduktion.

Iowa er den tredjestørste producent af vindenergi i USA, lige bag Californien og Texas. For at fremme sin ledende position inden for vindproduktion endnu mere, IAMU undersøgelsesudvalget vidste, at en anden stor vindmøllepark-endda en, der indeholder topmoderne, supereffektive møller-ville ikke være nok i sig selv. De havde brug for en mekanisme til at lagre energi. Udvalget foreslog et kraftværk, der ville integrere to nøgleelementer:en vindmøllepark på 100 megawatt og et lagringsanlæg til trykluft.

Ideen bag ISEP er baseret på to succesrige CAES -faciliteter, der allerede er i drift - en i Huntorf, Tyskland, drives af Nordwest Deutsche Kraftwerke siden 1978; og en anden i McIntosh, Ala., drives af Alabamas Electric Cooperative siden 1991. Begge disse faciliteter gemmer trykluft under jorden. Huntorf -anlægget bruger salthuler som opbevaringsreservoir. McIntosh -anlægget anvender allerede eksisterende miner.

ISEPs planlægningsudvalg ønskede at eksperimentere med opbevaring af trykluft i en akvifer . En akvifer er et underjordisk stenlag, der er i stand til at holde vand. Klippen kan gøre dette, fordi den indeholder millioner af små mellemrum mellem sten og gruspartikler. Disse små rum fanger vand og holder det. Det viser sig, denne meget gennemtrængelige sten kan også fyldes med luft. Faktisk, hvis du pumper luft ind i en akvifer under stort tryk, det fungerer som en kæmpe boble og fortrænger grundvandet. Et par måneder efter, at undersøgelsen startede, udvalget fandt en akvifer nær Fort Dodge, Iowa, det virkede ideelt. Akviferen var tæt på det elektriske transmissionsnet og en gasledning. Imidlertid, webstedet viste sig til sidst uegnet af forskellige årsager.

Da teamet begyndte at screene andre websteder, det gennemgik også nogle organisatoriske ændringer. I 2005, IAMU -udvalget overgav ansvaret for ISEP til Iowa Stored Energy Park Agency (ISEPA), et Iowa -selskab, der repræsenterer mere end 130 kommunale forsyningsselskaber i Iowa, Minnesota og Dakotaerne.

To år senere, i januar 2007, agenturet afsluttede endelig sin screeningsproces og bosatte sig på et sted lige vest for Dallas Center i det centrale Iowa. Siden er ideel af et par grunde. Akviferen, 3, 914 meter under overfladen, er dybt og bredt, hvilket betyder, at den kan gemme en stor mængde luft. En anden tiltalende funktion er stedets geologi. Akviferen består af lag af sandsten dækket af tæt skifer. Sandsten er meget porøs og holder både luft og vand godt. Endelig, stedet ligger inden for 48 km fra Des Moines centrum, hvilket er godt for den økonomiske udvikling. Agenturet håber, at ISEP bliver et turistmål, og at være tæt på statens hovedstad kunne få mere trafik.

Dallas Center -webstedet er ikke, imidlertid, det bedste vindområde i Iowa. Som resultat, ISEPA undersøger muligheden for en fjerntliggende vindmøllepark. Agenturet kunne bygge gården, eller det kunne indgå kontrakt med en eksisterende privatejet vindmøllepark. På den ene eller anden måde, vind er en kritisk del af projektet. Faktisk, at bruge vind som energikilde er en af ​​de vigtigste måder, hvorpå ISEP adskiller sig fra Huntorf- og McIntosh -anlæggene. Både Huntorf og McIntosh bruger elektricitet uden for spidsbelastning fra traditionelle atom- eller kulforbrændingsværker til at køre kompressoren, der pumper luft under jorden. ISEP vil bruge vindgenereret elektricitet til at køre kompressoren og vil lede al overskydende energi tilbage til nettet. Ved at bruge CAES og vindkraft sammen, ISEP vil kunne levere en miljøvenlig, alternativ energikilde til hjem og virksomheder.

I det næste afsnit, Vi ser på, hvordan ISEP præcist vil producere elektricitet.

ISEP og elektrisk generation

Selvom vindenergi er en vigtig komponent i ISEP, det vil ikke helt fjerne fossile brændstoffer fra energiproduktionsligningen. I stedet, det vil reducere mængden af ​​fossilt brændstof, der bruges til at lave elektricitet. For at forstå hvorfor det er sådan, lad os først overveje et konventionelt turbinkraftværk, som er afhængig af naturgas som energikilde.

I hjertet af et sådant anlæg er en tredelt forbrændingsturbine. Det første afsnit, kompressoren, trækker luft ind i motoren og sætter den under tryk. Det andet afsnit, forbrændingssystemet, forbrænder en blanding af brændstof og luft, som producerer en høj temperatur, højtryks gasstrøm. Når gasstrømmen ekspanderer gennem turbinen, det tredje afsnit, det drejer roterende knive. De roterende knive udfører to funktioner:De driver kompressoren, og de drejer en generator for at lave elektricitet. Faktisk, det meste af den energi, der bruges i en forbrændingsturbine, går til drift af kompressoren, ikke til at producere elektricitet.

CAES forbedrer gasturbinernes driftseffektivitet, fordi komprimering finder sted separat. Off-peak elektricitet driver en motor, der tvinger luft ind i et underjordisk reservoir. I tider med høj efterspørgsel, luft frigives fra lagerkammeret og ledes ind i forbrændingssystemet på en gasturbine. Luften er allerede komprimeret, så turbinen ikke behøver at køre en kompressor; al energien går til at drive generatoren. Som resultat, der bruges meget mindre naturgas.

ISEP vil tage dette et skridt videre ved at kombinere vind - en ren, bæredygtig energikilde - med underjordisk lagring i en akvifer. Illustrationen herunder viser, hvordan ISEP vil se ud og fungere. Lad os gå gennem trinene:

1. Spindende møller på en vindmøllepark genererer elektricitet, når luften bevæger sig gennem vingerne.
2. Noget af den elektricitet, især under spidsbelastning, ledes til elnettet.
3. Den overskydende elektricitet ledes til en kompressor, der pumper luft gennem rør dybt ned i jorden.
4. Luften lagres i porøs sandsten. Når trykket stiger, luften forskyder grundvandet som en kæmpe boble. I det væsentlige, sandstenen fungerer som et batteri, der kan lagre omkring 20 ugers luft.
5. I løbet af dagen eller når efterspørgslen topper, værktøjet kan opsuge trykluft og føre det ind i en gasturbines forbrændingssystem. Luften blandes med naturgas, og blandingen af ​​brændstof-luft forbrændes ved ekstremt høje temperaturer. Møllen bruger 50 procent mindre naturgas, fordi den ikke behøver at køre kompressoren.
6. Gasturbinen driver en generator, som producerer elektricitet.
7. Elektricitet sendes til hjem og virksomheder.

ISEPA vurderer stadig den bedste løsning til vindproduktion, men ønsker at afslutte det foreløbige designarbejde inden maj 2008. I september, agenturet vil begynde at erhverve de nødvendige tilladelser fra Iowa Utilities Board. Anlægget skal være i drift og producere elektricitet inden 2011. Når det er i gang, ISEP kunne tegne sig for 20 procent af den energi, der blev brugt på et år på et typisk kommunalt Iowa -forsyningsselskab. Det kan også spare byer og deres forsyningsselskaber for så meget som $ 5 millioner hvert år i købt energi [kilde:Energy Services Bulletin].

Andre forsyningsselskaber rundt om i landet ser ISEP med stor interesse. Nogle har endda påbegyndt deres egne CAES -projekter. I det vestlige Texas, TXU Energy arbejder sammen med Shell WindEnergy om at bygge en 3, 000 megawatt vindmøllepark forbundet til et CAES-system, der vil pumpe luft ind i underjordiske saltkupler. Andre steder bliver undersøgt i New Mexico og Gulf Coast. Uanset hvad - ved hjælp af underjordiske saltgrotter eller akviferer - kan CAES stadig give det bedste håb om at gøre vind til en seriøs bidragyder til den samlede amerikanske forsyning af elektricitet. Electric Power Research Institute vurderer, at mere end 85 procent af USA har underjordiske funktioner, der kan understøtte teknikken. Måske en dag, et landsdækkende netværk af faciliteter, der kombinerer CAES med vind, vil levere op til 10 procent af USA's elektricitet [kilde:BusinessWeek].

For mere om vindkraft og relaterede emner, se på linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer vindkraft
• Sådan fungerer vandkraftværker
• Sådan fungerer atomkraft
• Sådan fungerer strømnet
• Sådan fungerer solceller
• Sådan fungerer gasturbinemotorer

Flere store links

• Webstedet Iowa Stored Energy Park
• Iowa Association of Municipal Utilities websted
• Komprimeret luftenergilagring på det amerikanske energiministeriums websted
• Vindforskning:National Renewable Energy Laboratory
• Sandia National Laboratories

Kilder

• Aston, Adam. "Fange vinden i en flaske." BusinessWeek. 8. oktober kl. 2007. http://www.businessweek.com/magazine/content/07_41/b4053092.htm
• Gardner, John og Haynes, Todd. "Oversigt over komprimeret luftenergilagring." Boise State University. December 2007. http://coen.boisestate.edu/WindEnergy/resources/ER-07-001.pdf
• Iowa Association of Municipal Utilities websted http://www.iamu.org/
• Webstedet Iowa Stored Energy Park http://www.isepa.com/index.asp
• "Iowa for at kombinere vindenergi og CAES -teknologi." Vedvarende energi verden. 12. januar, 2007. http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/story?id=47096
• "Iowa -forsyningsvirksomheder lærer stadig lektioner fra lagret energifacilitet." Energy Services Bulletin. Vol. 26, Nr. 3, Marts 2007. http://www.wapa.gov/ES/pubs/esb/2007/mar/mar071.htm
• "Vind plus trykluft er lig med effektiv energilagring i Iowa -forslag." Energy Services Bulletin. Vol. 22, Nr. 4, August 2003. http://www.wapa.gov/es/pubs/ESB/2003/03Aug/esb084.htm