Справка - Поиск - Участники - Войти - Регистрация
Полная версия: Аккумулирующих систем на сжатом воздухе (АССВ)
Частный клуб Алекса Экслера > Наука и техника
Antistream
3 августа 2015, 19:27
Сегодня для себя открыл для себя идею Аккумулирующих систем на сжатом воздухе (АССВ). Рекламируется, как альтернатива ГАЭС, с высоким кпд (утверждают, что уже 50% на цикл запасания-отдачи, но обещают до 75) В частности сначала понравилась описанная в этом обзоре АССВ идея подводных пузырей :

совершенно новая идея, предложенная профессором Сиамус Гарвэйем из Ноттингемского университета Великобритании. Это огромные надувные мешки, заякоренные на небольшой (600-метровой) морской глубине Оркнейских островов Шотландии.

Море выступает сосудом давления. Расходы проекта составляют только материалы конструкции для удержания мешков на дне - не нужны массивные инфраструктуры на суше.

Хранение на поверхности в резервуарах очень дорогостояще, а использование чудо-мешков может потенциально стать наиболее дешевой системой аккумулирования энергии с затратами 1-10 евро на кВт•ч (для сравнения капиталозатраты ГАЭС составляют более 50 евро на кВт•ч).

В системе надувных мешков нет саморазряда - пневматическим запорным клапаном энергия не потребляется и при его открытии воздух с глубины вытесняется водой.

Разработчиками подсчитано, что такая система намного дешевле аварийных дизель-генераторов. В прибрежных районах она вполне может стать отличным источником электроэнергии, компенсирующим неравномерность поступления энергии с ветряных турбин.

Но потом задумался, вспомнил, скрипя мозгами, термодинамику и удивился - как вообще это может работать?!
Чтоб закачать на 600 м глубины воздух, его сначала надо сжать компрессором до 60 атм, т.е. почти в 8 раз. Соответственно он нагреется при этом (если тепло не отводить) раз в 10. В конце концов там в глубине он остынет до температуры той глубины (близко к 0С). Т.е. по закону сохр.энергии мы, чтоб запасти энергию, одного кубометра воды на 600 м высоты (что есть приблизительно 600м*1000кг*10м\сек2=6000кдж.), надо нагреть примерно 10 кг воздуха примерно на 2000 град. Т. е. на теплоемкость 10 кг воздуха уйдет примерно 1000 дж/ кг град * 2000 град*10 кг=20 000 кдж.
Чтоб запасти 6 Мдж придется потратить минимум 20 Мдж (это не считая других потерь).

Ну да, я согласен, что тут подсчет несколько иной:
на самом деле мы просто вкачиваем сжатый воздух в некий "резиновый" балон, который его выдавливает назад без понижения давления. Т.е. мы сначала нагнетая и нагревая закачиваем энегию в энтропию. Но потом расширяясь и остывая тот воздух эту энтропию всосет из окружающей среды назад, и потери будут , как бы, только в цикле Карно. Но тут такой двс наоборот получается. Когда цилиндр в положении максимального сжатия, газ при комнатной температуре, расширяясь в цилиндрах двигателя, вращающего генератор, тот воздух будет остывать практически до жидкого состояния! Т.е., чтоб наша система до абсолютного нуля не остыла, придется устраивать целый каскад двигателей, постепенно понижающий давление рабочего тела, мощно обливая их все забортной водой, чтоб они успевали вбирать из окружающей среды энтропию на нагрев.

В общем я с трудом представляю, как можно достичь на этом мероприятии кпд даже 25% на цикл?! Мой термодинамический разум отвергает саму идею АССВ. В чем моя ошибка?

PS Вот если бы какую то низкоплотную несжимающуюся жидкость с низким к-том трения в тот пузырь закачивать - поверю легко! Только как то не припоминаю дешевых низкоплотных жидкостей в диапазоне от 0 до 50 град С
Alex Lonewolf
3 августа 2015, 23:32
Ну на вскидку.
Процесс компрессии воздуха условно адиабатический.
Против каких сил идет работа при наполнении резервуара - давления воды или стенок сосуда - совершенно не важно.
Далее процесс охлаждения до температуры воды изобарный.
Процесс декомпрессии воздуха с совершением полезной работы опять адиабатический.
Процесс нагрева отработанного воздуха в атмосфере изобарный.

Т.е. цикл Брайтона/Джоуля получается. Но, это если не учитывать возможность многоступенчатого сжатия с рекуперацией тепла... Хотя какая тут рекуперация, если сжимаем сейчас, а использовать будем через 12 часов?

Я где-то читал, что КПД АССВ порядка 40-50%. А выигрывают они у других способов за счет дешевизны серийного оборудования и простоты эксплуатации. Очевидно, что идея "подводных пузырей" этих преимуществ лишена напрочь.

Я, как технолог по образованию таки не понял этого:

В системе надувных мешков нет саморазряда - пневматическим запорным клапаном энергия не потребляется и при его открытии воздух с глубины вытесняется водой.

Какой такой саморазряд? Куда он (воздух) денется с подводной лодки из стального сварного сосуда, при закрытом клапане? Может речь о том, что клапан для давления в 60 атм надежнее, чем для 300 атм?

Единственное очевидное преимущество: быстрое опустошение стального сосуда приводит к падению температуры воздуха в нем. И давление не постоянно, сперва слишком высокое, потом слишком низкое. Тогда как "пузырь" выдает условно постоянное давление при постоянной температуре.

Если мы говорим о системе аккумулирования, то откуда взяться быстрому опустошению? Опять же, если резервуар расположен на поверхности британских островов, то его среднегодовая температура несколько повыше, чем она же на глубине 600 метров.
Alex Lonewolf
3 августа 2015, 23:55
P.S. Еще одно очевидное преимущество упустил из виду:
Компрессор на 60 атм намного меньше и дешевле, чем на 300. Так что тут выгода очевидна. Это правда несколько уравновешивается тем, что турбина больше и пожалуй не дешевле.

P.P.S. Мне, как технологу, интересно: как изобретатель представляет себе замену какого-нибудь уплотнителя или обследование состояния трубопровода на глубине 600 м.
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 00:19
Навскидку, твой прикидочный расчет содержит ошибку: 1 м3 воздуха при давлении 60 атм имеет массу около 80 кг, а не 10 кг.
Antistream
4 августа 2015, 10:21

Alex Lonewolf написал: Навскидку, твой прикидочный расчет содержит ошибку: 1 м3 воздуха при давлении 60 атм имеет массу около 80 кг, а не 10 кг.

Верно! Там же экспонента, а не линия. Спасибо!

Но тогда на нагрев уйдет еще больше, и в общем ясно, что основная энергия получается на сжатии. А небольшой бонус на вытиснении воды с такой глубины составляет несущественную величину.
Antistream
4 августа 2015, 10:27

Alex Lonewolf написал: P.S. Еще одно очевидное преимущество упустил из виду:
Компрессор на 60 атм намного меньше и дешевле, чем на 300. Так что тут выгода очевидна. Это правда несколько уравновешивается тем, что турбина больше и пожалуй не дешевле.

Мне не понятно, как можно обойтись одной турбиной? Точнее одной ступенью расширения воздуха. Ведь остывать же будет, а теплообмен для акцепции тепла из окружающей среды поспевать за этим остыванием не будет



P.P.S. Мне, как технологу, интересно: как изобретатель представляет себе замену какого-нибудь уплотнителя или обследование состояния трубопровода на глубине 600 м.

Ну трубопроводы, вреде, умудряются обслуживать и чинить и на глубине более км. Есть специальные суда, батискафы, специально обученные люди. Даже недавно худфильм про это сняли, как из-за шторма судно, спустившее такой батискаф, утонуло, а несколько человек внутри него пытаются выжить и спастись.
Antistream
4 августа 2015, 10:54

Alex Lonewolf написал: Процесс декомпрессии воздуха с совершением полезной работы опять адиабатический.

Но не изотермический! Агрегат будет остывать и не успевать нагреваться, а газ в рабочих камерах при расширении менять агрегатной состояние, разве нет?!

Т.е. цикл Брайтона/Джоуля получается.

"Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов
1—2 Изоэнтропическое сжатие.
2—3 Изобарический подвод теплоты.
3—4 Изоэнтропическое расширение.
4—1 Изобарический отвод теплоты."
Что то не усматриваю, хотя возможно чего то недопонял. ... Пойду термодинамику повторять.

Но, это если не учитывать возможность многоступенчатого сжатия с рекуперацией тепла... Хотя какая тут рекуперация, если сжимаем сейчас, а использовать будем через 12 часов?

Ну если только на жидкости, охлаждающей компрессор, двигатель Стирлинга организовать. Боюсь, что много там не добудешь ...

Я где-то читал, что КПД АССВ порядка 40-50%.

Вот как раз этого я и не понял. Если у горячих двс (цикл Карно) и то кпд выше 40% удается достигать только при температуре взрыва приближающейся к температуре плавления агрегата, и поднять кпд удается лишь использованием остывшего выхлопа во втором паровом цикле. Тут же наоборот все будет работать чуть ли не при отрицательных температурах, разве нет?

А выигрывают они у других способов за счет дешевизны серийного оборудования и простоты эксплуатации. Очевидно, что идея "подводных пузырей" этих преимуществ лишена напрочь.

Ну как раз тут не совсем согласен. Вместо толстостенных дорогих балонов (не обеспечивающих, вдобавок, постоянного давления) - кусок дешевой пленки, не очень длинная труба на поверхность, да анкера с троссами .... Тут больше проблема штормов волнует, да лимологическая ситуация в случае прорыва пузыря, из-за чего трубу придется удлинять (лучше всего, до ближайшего берега.
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 14:49

Antistream написал:
Но не изотермический! Агрегат будет остывать и не успевать нагреваться, а газ в рабочих камерах при расширении менять агрегатной состояние, разве нет?!

От 60 атм? С ходу не скажу - считать надо.



"Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов
    1—2 Изоэнтропическое сжатие.
    2—3 Изобарический подвод теплоты.
    3—4 Изоэнтропическое расширение.
    4—1 Изобарический отвод теплоты."
Что то не усматриваю, хотя возможно чего то недопонял. ... Пойду термодинамику повторять.

Изоэнторопические процессы существуют в идеальном мире. В реальном энтропия растет, в итоге там 1-2 и 3-4 адиабаты. Могу ошибаться т.к. последний раз всерьез это все повторял лет 10 назад.



Ну если только на жидкости, охлаждающей компрессор, двигатель Стирлинга организовать. Боюсь, что много там не добудешь ...

Много не добудешь, а установка сложная. Вообще утилизация низкопотенциального тепла задача непростая. И не всегда окупаемая.



Вот как раз этого я и не понял. Если у горячих двс (цикл Карно) и то кпд выше 40% удается достигать только при температуре взрыва приближающейся к температуре плавления агрегата, и поднять кпд удается лишь использованием остывшего выхлопа во втором паровом цикле. Тут же наоборот все будет работать чуть ли не при отрицательных температурах, разве нет?

За что купил, за то и продаю. Постараюсь найти где это читал.



Ну как раз тут не совсем согласен. Вместо толстостенных дорогих балонов (не обеспечивающих, вдобавок, постоянного давления) - кусок дешевой пленки, не очень длинная труба на поверхность, да анкера с троссами .... Тут больше проблема штормов волнует, да лимологическая ситуация в случае прорыва пузыря, из-за чего трубу придется удлинять (лучше всего, до ближайшего берега.

Для меня как технолога является практически аксиомой, что любая технологическая установка требует периодического технического обслуживания. Тех. обслуживание элемента установки на глубине 600м - я бы на это хотел посмотреть.

Разумеется бывают и не обслуживаемые глубоководные объекты проходящие скорее по классу "сооружение", а не "механизм". И стоимость этих объектов уж никак не сравнима со стальными "бочками".
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 15:40

в этом обзоре АССВ идея подводных пузырей

Не хочу сказать ничего плохого о авторе. Возможно она это писала на "скорую руку", но заметка содержит много словесных красивостей, мало критического осмысления и минимум одну фактическую ошибку. Ну т.е. я бы такой труд "обзором" назвать постеснялся.

Я тут читал: http://www.popmech.ru/technologies/11916-e...tvo-veter/#full
http://www.popmech.ru/technologies/12689-p...nergetika/#full

Там как раз и про "кусок дешевой пленки" все написано. smile.gif Но, даже с применением указанных там материалов, мне все равно сомнительно. Стоит прикинуть порядок сил действующих на пузырь объемом 6000 м3.
Профессор Симус Гарви, как я понял, тот еще фантазер. Вообще, это не плохо для ученого. Чтобы опускать их "на грешную землю" всегда найдется сомн технологов и экономистов лишенных фантазии.

Хотя вообще выходит поле плодотворное и работают над ним многие серьезные коллективы. Так что, глядишь, как-то и порешают технологические проблемы в ближайшее десятилетие.
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 16:25
По описанному во второй ссылке. Посмотрел другой источник. https://en.wikipedia.org/wiki/Cryogenic_energy_storage
Можно пока расслабиться: на "серийном оборудовании" получили только 15%. Но, при небольших затратах. Что в принципе не плохо, ибо цена электроэнергии в пиках выработки может стремиться к нолю.
До 60% обещают на специализированном оборудовании. И им на это дали денег.

По Compressed air energy storage: https://en.wikipedia.org/wiki/Compressed_air_energy_storage - 27% на реально работающей установке приличной мощности.

Прочие проекты пока могут показать КПД лишь на бумаге.
Antistream
4 августа 2015, 18:12

Alex Lonewolf написал: Для меня как технолога является практически аксиомой, что любая технологическая установка требует периодического технического обслуживания. Тех. обслуживание элемента установки на глубине 600м - я бы на это хотел посмотреть.

Поскольку пузырь сам по себе не дорог, и практически лишь он является сколько то ломающейся частью (ну сложно, право же, трубу или анкера с троссами к таким относить, если для их размещения омут поспокойнее найти), то все обслуживание сводится, в случае чего, к замене одного пузыря другим. Можно даже стопку из нескольких друг над другом положить и переключающимся клапаном выбирать, какой из них накачивать. Т.е. все обслуживание можно перепоручить довольно примитивному глубоководному роботу.
Да там даже не герметичный пузырь, а полусферу можно разместить - воздух то вниз не идет. Там даже вместо трубы просто гибкий шланг можно подвести, причем прочное его армирование нужно лишь уже ближе к поверхности. Т.е. после установки анкеров и заведения за их рымы сервисных тросов все обслуживание (замену пленки с торчащим из нее шлангом) можно при помощи этих сервисных тросов с поверхности вслепую осуществлять.


Разумеется бывают и не обслуживаемые глубоководные объекты проходящие скорее по классу "сооружение", а не "механизм". И стоимость этих объектов уж никак не сравнима со стальными "бочками".

Тут действительно сооружение, а не механизм. Но тот самый случай счастливого исключения, когда все примитивно и легко роботизовать. Или даже без роботизации обойтись. Вместо анкеров, если даже монтаж без ныряльщиков осуществлять, можно глыбы в пучину сбрасывать, имхо.

Alex Lonewolf написал:  Ну т.е. я бы такой труд "обзором" назвать постеснялся.

Ну у нас тут не реферируемый журнал. Я в подборе терминов не очень щепетилен был, прости.
Antistream
4 августа 2015, 18:18

Alex Lonewolf написал: Можно пока расслабиться: на "серийном оборудовании" получили только 15%. Но, при небольших затратах. Что в принципе не плохо, ибо цена электроэнергии в пиках выработки может стремиться к нолю.

Прочие проекты пока могут показать КПД лишь на бумаге.

Сколь бы ни была дешева, это не вариант, имхо. Не то, о чем мечтается и что может оправдать возобновляемую энергетику. По меньшей мере надо стремиться к кпд ГАЭС. Но вообще то настоящим решением будет кпд супермаховиков.
Tamerlan
4 августа 2015, 18:52
Тут все дело не в КПД, а в стоимости хранения. А она слишком высока для всех подобных проектов. Поэтому на сегодняшний день запасание электроэнергии таким способом просто нерентабельно. Даже при 100% КПД.
Antistream
4 августа 2015, 19:51

Tamerlan написал:  дело не в КПД, а в стоимости хранения. А она слишком высока для всех подобных проектов. Поэтому на сегодняшний день запасание электроэнергии таким способом просто нерентабельно. Даже при 100% КПД.

Не согласен. Стоимость состоит из первоначальных вложений и текущих расходов. Первонаальные вложения делятся на предполагаемый срок службы и могут быть прибавлены к текущим. И каждый день эта система будет сохранять энергию, что эквивалентно соответствующему количеству генерации. Даже такие дорогие сооружения, как супермаховики, способны окупиться за пару десятков лет. А уж ГАЭС, удачно использующие топонимику местности - и подавно. Кроме того аккумуляция отлично демпфирует пиковые нагрузки и пр, позволяя продлять службу генераторных мощностей и вообще всей системы электроснабжения. Обрати внимание, почем тебе готовы продавать киловат ночью и сравни с дневной ценой. Это жжж не спрота! Ну а если бы в АССВ, основанной на дешевейших подводных пузырях, можно было сберегать хотя бы 60% , и при этом надводная часть была сравнима по себестоимости с дизельгенераторами аналогичных мощностей, это было бы вполне приемлемым решением для перевода более половины мировой электрогенерации на солнечную и ветровую. И без всяких новых ноу-хау.

Гидроэлектроэнергетика (ГЭС), кстати весьма дешева. Хотя там, по сути, то же самое
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 20:19

Tamerlan написал: Тут все дело не в КПД, а в стоимости хранения. А она слишком высока для всех подобных проектов. Поэтому на сегодняшний день запасание электроэнергии таким способом просто нерентабельно. Даже при 100% КПД.

Я обещал себе, с тобой не спорить. Спорить не буду. Но, для ясности твоего мнения уточни, что ты понимаешь под "стоимостью хранения". Желательно расчет этой стоимости, по твоей методике.

Потому как я не вижу принципиального отличия от хранения сжатого воздуха в тысяче других мест, где он используется, или от хранения жидкого азота, который тоже много где используется. И оттуда как-то не слыхать жалоб на стоимость хранения.


Antistream написал:
Поскольку пузырь сам по себе не дорог, и практически лишь он является сколько то ломающейся частью (ну сложно, право же, трубу или анкера с троссами к таким относить, если для их размещения омут поспокойнее найти), то все обслуживание сводится, в случае чего, к замене одного пузыря другим. Можно даже стопку из нескольких друг над другом положить и переключающимся клапаном выбирать, какой из них накачивать. Т.е. все обслуживание можно перепоручить довольно примитивному глубоководному роботу....

Это "надувные элементы [спутников NASA] Thin Red Line из армированной полиэфирными волокнами бутиловой смолы [и] гибкий каркас, сплетенный из тончайшей стальной нити и арамида" - не дороги ?

Мне кажется ты сильно все упрощаешь. Сколько точек фиксации пузыря тросами потребуется и какими. Прикинь силы. Нужно очень строго выдержать равномерность натяжения тросов. С трубой тоже все не просто.

ИМХО, самая здравая идея подводного хранилища не эти пузыри, а бетонная конструкция типа "водолазного колокола". Дешево и сердито.
Mx
4 августа 2015, 21:16
В порядке бреда:
Можно прямо на дне морском проводить электролизом расщеплять воду на водород и кислород и хранить в разных мешках. Потом когда потребуется вырабатывать энергию - кислород выпускать по трубочке наверх, при этом он будет крутить турбинку, а водород кроме этого можно сжигать. Хранить водород на дне безопаснее чем на суше в плане возможности взрыва и его последствий.
Но вообще море это такая стихия которая всё со временем разрушает и отрывает, например - трубки подведённые к этим подводным мешкам.
Antistream
4 августа 2015, 22:16

Alex Lonewolf написал: Это "надувные элементы [спутников NASA] Thin Red Line из армированной полиэфирными волокнами бутиловой смолы [и] гибкий каркас, сплетенный из тончайшей стальной нити и арамида" - не дороги ?

Мне кажется ты сильно все упрощаешь. Сколько точек фиксации пузыря тросами потребуется и какими. Прикинь силы. Нужно очень строго выдержать равномерность натяжения тросов.

Ну смотри:
Волн там нет. Если с течениями тоже все комфортно, то вообще никакой особой нагрузки от трущихся туда-сюда частей. Не буду заморачиваться с полиэфиром. Возьму почти самый дешевый полимер - полипропилен. Ткань из него (та, что сумки "радость челночника"), точнее из его одноосно ориентированных полос. Ее с одной стороны покрывают тонкой пленкой из того же полипропилена. В дополнение еще тончайшая метализация, ибо металл гарантированно не допустит диффузии воздуха. Весьма прочная - на разрыв. На вскидку прочность такой нити что-то килограмм 10 на мм2. Если взять ткань толщиной 1 мм, то лента 1 метр ширины имеет сечение около 500 мм, или что то типа 5 тн на разрыв в одном направлении. Но у нас направлений 2, так что 10 тн. Т.е. вот из такой ткани вполне можно сделать квадрат-парашют примерно метров 40х40 и без всякого доп армирования выдержит полусферу такую. где-нить кубов на 1000. Себестоимость - баксов 300. Если же помудрить с формой и какими то прочными струнами через каждые полметра, то можно габариты этого парашюта, на вскидку, до 200х200м2 увеличить, а объем килокубов до 100. Хотя, думаю, проще именно небольшие делать, не более килокуба. Лучше несколько таких емкостей. Главное - не плавать над этим местом - если такой пузырь лопнет (а он ведь при всплытии к поверхности в 60 раз расширится, смешиваясь с водой и радикально уменьшая ее плотность, а значит и архимедову силу) и резко всплывет, потонет все в этом месте.

Впрочем, армированный сталью бетонный колокол тоже неплох. Вот только большой шибко тяжел и габаритен - возить неудобно. Разве что придумать способ заливать прямо на глубине. Но все же затратен. Зато если уронить на него случайно отвертку - дырки не будет.
Я как то проводил подсчеты сравнительной стоимости прочности арматуры. Самая дешевая прочноять на сегодня - у базальтовых волокон. Она в два с лишним раза превосходит арматурную сталь. Бетон хорошь лишь как заполнитель. Но у базальтовых волокон беда - они одноосно ориентированы и прочны только если очень тонкая вытяжка. Неизбежны дефекты по длине, поэтому работать могут только в жгуте. Даже скрученные они не обеспечивают всей прочности, их надо промежсобой слепить каким то полимером (тем же полипропиленом). Хотя можно и гудроном каким-нить слепить (под водой свежо и он будет держать, а он в разы дешевле полипропилена). И возможно некая полипропилено-базальтовая ткань была бы наилучшим решением.

С трубой тоже все не просто.

Ну а что с ней сложного то? Сечение у нее не бог весть. Через дюймовый шланг кубов 50-100 сжатого воздуха за час проскочит. Килокуб за полсуток проскочет. 60 атм при таком диаметре даже шланг без особо специального армирования выдержит. Но тут ведь проще - по горизонтали на глубине этот шланг вообще давления практически не испытывает - любой садовый подойдет. Вот им уводится на несколько сот или тысяч м в сторону от стремного места, а дальше вертикальная стальная труба в удобном месте.

***
Но в общем то при практических размышлениях начинаешь понимать, что там куча "оврагов", незаметных на "гладкой бумаге". Например, те же, описанные мной лимологические опасности вынуждают ограничить судоходство над этим местом.
Antistream
4 августа 2015, 22:37

Mx написал: В порядке бреда:
Можно прямо на дне морском проводить электролизом расщеплять воду на водород и кислород и хранить в разных мешках.

Там только при расщеплении электролизом кпд, емнип, ниже 50%. значительная часть энергии в тепло уйдет. А потом, когда этот водород сжигать, опять же в ДВС , кпд которого тоже далеко от идеала. Проблема запасания энергии в водороде в первую очередь в этом, а не в трудностях его хранения. Ну а энергия сжатого газа, добытого электролизом, на фоне энергии его горения настолько мизерна, что где то в погрешностях расчетов теряется.

И водород в мешках не похранишь - он диффундирует здорово через неплотные вещества, типа полимеров. И в колокол тоже плохо - довольно много его будет растворяться в воде во время хранения, а он не дешев. Только металлические емкости.
Alex Lonewolf
4 августа 2015, 23:03

Antistream написал:
Ну смотри:
Волн там нет...

Зато архимедова сила там есть. Ты о ней помнишь на поверхности, но почему-то упустил из виду на глубине.
Пузырь, не важно какой формы объемом 1000 м3. Плотность сжатого воздуха около 80 кг/м3 (точная цифра не важна пусть даже 100 будет для круглого счета). Плотность воды примем за 1000 кг/м3. Итого, как минимум, сила эквивалентная весу массы 900 т. Дальше считай сечение элементов в месте крепления.
А они там собираются как минимум по 6000 кубов пузыри делать. 100 тысяч кубов - без комментариев.

Я не говорю, что идея нереальна в принципе. Я говорю о том, что дешевой она быть не может никак.
Antistream
5 августа 2015, 08:25

Alex Lonewolf написал: Можно пока расслабиться: на "серийном оборудовании" получили только 15%.

Жарким веером не спалось - поразмышлял. И вот что надумал:
КПД ДВС по циклу Карно ведь по сути зависит от максимального давления. Именно оно позволяет разнести верхнюю и нижнюю адиабаты, увеличивая площадь фигуры. У дизеля макс. давление - 200атм. У двс - те самые 60 атм. Т.е. максимальный теоретический кпд - 30-35%. Ну а посколько в нашем случае с этим кпд сначала осуществляется накопление энергии, а потом высвобождение, т.е. кпд возводится в квадрат, получается менее 10%. Если бы мы в балон на поверхности закачивали - это бы и был предел достижимого кпд.
Но если еще и под воду закачивать, то часть энергии накапливается в виде "полнятия водянного столба", т.е. теоретически со 100% кпд. В уме поинтегрировал приближенно - в идеале эта часть будет составлять до трети. Итак, две трети с 10% и треть со 100%. Но это в идеале (в котором и из цикла Карно 100% можно взять). На практике там не треть, а треть от трети будет со 100% эффективностью запасаться. Т.е. 8/9 х 0.1+ 1/9 x 1. Это почти 20%. Учитывая, что и 100% на самом деле теоретические (будут еще потери на трение в шланге, на разнице температур на поверхности и в глубине - вот те 15% и получатся как предел, к которому только и можно стремиться в АССВ означенной конструкции. Увы, не густо. Не стоит эта овчинка выделки.


Alex Lonewolf написал: Зато архимедова сила там есть.

Есть. Я ее посчитал в прочности ткани. Пузырь на глубине 700м будет эту ткань рвать на 10% слабее, чем если мы этот пузырь перевернем на суше, подвесим на неких опорах и наполним тем же объемом воды. Ткань реально выдержит. Это несложно доказать расчетами. Другое дело, что по периметру надо будет пропустить толстенный стальной тросс, распределяющий точечную нагрузку по всей площади, к которому собственно и цепять анкера.

Но и это все детали конструкции. Важнее то, что несмотря на дороговизну турбин и компрессоров такой способ аккумуляции почти всю энергию разбазарит в нагрев атмосферы. Не стоит оно того!
Tamerlan
5 августа 2015, 12:02

Antistream написал: Не согласен. Стоимость состоит из первоначальных вложений и текущих расходов.

Ну да. А лошади едят овес и сено. kos.gif

Antistream написал: Первонаальные вложения делятся на предполагаемый срок службы и могут быть прибавлены к текущим. И каждый день эта система будет сохранять энергию, что эквивалентно соответствующему количеству генерации. Даже такие дорогие сооружения, как супермаховики, способны окупиться за пару десятков лет. А уж ГАЭС, удачно использующие топонимику местности - и подавно. Кроме того аккумуляция отлично демпфирует пиковые нагрузки и пр, позволяя продлять службу генераторных мощностей и вообще всей системы электроснабжения. Обрати внимание, почем тебе готовы продавать киловат ночью и сравни с дневной ценой. Это жжж не спрота!

Очень верно подмечено. Нужно просто прикинуть, сколько энергии может сохранить данное хранилище за весь срок службы и посчитать итоговую экономию за вычетом накладных расходов. Если удельная стоимость сохраненной энергии окажется выше, чем разница дневных и ночных тарифов электроснабжения, то такое хранилище не окупится никогда.

Antistream написал: Ну а если бы в АССВ, основанной на дешевейших подводных пузырях, можно было сберегать хотя бы 60% , и при этом надводная часть была сравнима по себестоимости с дизельгенераторами аналогичных мощностей, это было бы вполне приемлемым решением для перевода более половины мировой электрогенерации на солнечную и ветровую. И без всяких новых ноу-хау.

Это все пустое бла-бла-бла. Давай прикинем конкретную стоимость и сравним. Вот, в стартовом посте упоминается стоимость хранения порядка 10 евро за киловатт-час. Как думаешь, за какой срок окупится такое хранилище, учитывая нынешнюю стоимость электроэнергии?
Tamerlan
5 августа 2015, 12:06

Alex Lonewolf написал: Я обещал себе, с тобой не спорить. Спорить не буду. Но, для ясности твоего мнения уточни, что ты понимаешь под "стоимостью хранения". Желательно расчет этой стоимости, по твоей методике.

Нивапрос. Берем общую стоимость хранилища, прибавляем все операционные и накладные расходы за все время службы и делим на емкость, помноженную на расчетный ресурс (т.е. на количество циклов заряд/разряд). Таким образом получим итоговую стоимость хранения единицы энергии. Если она окажется выше, чем стоимость энергии, полученной банальной генерацией из традиционных источников, то такое хранилище не окупается по определению.
Tamerlan
5 августа 2015, 12:11

Alex Lonewolf написал: Потому как я не вижу принципиального отличия от хранения сжатого воздуха в тысяче других мест, где он используется, или от хранения жидкого азота, который тоже много где используется. И оттуда как-то не слыхать жалоб на стоимость хранения.

На данный момент эти хранилища используются там, где им нет альтернативы. Т.е. где есть определенные технологические ограничения и где эффективность не упирается в стоимость хранения, а компенсируется другими бенефитами.
Tamerlan
5 августа 2015, 12:18
Да, вот картинка хорошая:

user posted image
Antistream
5 августа 2015, 12:50

Tamerlan написал: Это все пустое бла-бла-бла. Давай прикинем конкретную стоимость и сравним. Вот, в стартовом посте упоминается стоимость хранения порядка 10 евро за киловатт-час. Как думаешь, за какой срок окупится такое хранилище, учитывая нынешнюю стоимость электроэнергии?

Думаю, что ты не правильно понял написанное. Там имелась в виду себестоимость строительства мощностей для хранения киловатчаса. При стоимости квтч в 10 центов и себестоимости строительства АССВ в 10 евро окупаемость - 100 дней. Другое дело, что и некомпетентные прикидки показывают, что в такую себестоимость даже подводная часть вряд ли поместится. А уж надводные компрессоры-генераторы с хитроумными системами повышения кпд обойдутся на порядки дороже.

Но например строительство верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС в горной местности, используя естественные складки местности, трубы и насоса с турбиной вполне могут уместиться в десяти, и даже пятилетнюю окупаемость. И находить такие места куда проще, чем места для строительства ГЭС, ибо нет нужды заботиться о водосборе в тысячи квадратных км. Вода плотное упругое несжимаемое рабочее тело и борьба за минимизацию потерь при использовании этого тела в механизмах проста и дешева, не требует дорогого переусложнения агрегатов.

Даже бездарная (впрочем, где поблизости от Москвы горы взять?!) Загорская ГАЭС демонстрирует вполне разумную окупаемость. Иначе бы ее не строили.
Antistream
5 августа 2015, 12:56

Tamerlan написал: Да, вот картинка хорошая:

Отсутствуют ссылка и необходимая расшифровка. Нарушаешь правила форума.
Tamerlan
5 августа 2015, 13:04

Antistream написал: Но например строительство верхнего и нижнего бассейнов ГАЭС в горной местности, используя естественные складки местности, трубы и насоса с турбиной вполне могут уместиться в десяти, и даже пятилетнюю окупаемость. Вода плотное упругое несжимаемое рабочее тело и борьба за минимизацию потерь при использовании этого тела проста и дешева, не требует дорогого переусложнения агрегатов.

Даже бездарная (впрочем, где поблизости от Москвы горы взять?!) Загорская ГАЭС демонстрирует вполне разумную окупаемость. Иначе бы ее не строили.

ГАЭС в долгосрочной перспективе действительно окупаются. Но их емкость крайне невелика в промышленных масштабах и сильно ограничена доступным рельефом местности. Далеко не везде есть готовые резервуары для горных озер. Если же строить искусственные резервуары для ГАЭС - то это по стоимости сразу сделает всю затею бессмысленной.
Tamerlan
5 августа 2015, 13:08

Antistream написал: Отсутствуют ссылка и необходимая расшифровка.

График вот из этой статьи. Расшифровка, вроде, достаточно очевидна. По осям отложены обратные удельные стоимости единиц энергии и мощности. Т.е. количество энергии и мощности на единицу стоимости хранилища. Величина пузырька на графике соответствует итоговому КПД прямого и обратного преобразования.
Antistream
5 августа 2015, 13:11

Tamerlan написал:
ГАЭС в долгосрочной перспективе действительно окупаются.

Ага, значит идея все же не бредовая

Но их емкость крайне невелика в промышленных масштабах и сильно ограничена доступным рельефом местности. Далеко не везде есть готовые резервуары для горных озер. Если же строить искусственные резервуары для ГАЭС - то это по стоимости сразу сделает всю затею бессмысленной.

В этом и состоит искусство. В Европе, как я слышал, нашли места для весьма солидного количества ГАЭС, и продолжают строительство новых. Кстати, и в Загорске рельеф позволяет еще много настроить, кабы не воровали, а строили.

А с тем, что достаточного количества в нужных местах настроить рельеф плохо позволяет, никто и не спорит.
Tamerlan
5 августа 2015, 13:31

Antistream написал: В этом и состоит искусство. В Европе, как я слышал, нашли места для весьма солидного количества ГАЭС

Нету там таких мест. Единственный подходящий регион, где много горных озер - это Норвегия. Но и те не особо горят желанием отдавать полстраны под водохранилища. А удельная емкость ГАЭС крайне невелика. Кубометр воды, поднятый на высоту 100 метров, имеет потенциальную энергию всего лишь 0,28 кВт*ч. Можно подсчитать, какого размера водохранилище потребуется для обеспечения потребностей крупного города или страны.
Antistream
5 августа 2015, 17:23

Tamerlan написал:
Нету там таких мест. Единственный подходящий регион, где много горных озер - это Норвегия. Но и те не особо горят желанием отдавать полстраны под водохранилища. А удельная емкость ГАЭС крайне невелика. Кубометр воды, поднятый на высоту 100 метров, имеет потенциальную энергию всего лишь 0,28 кВт*ч. Можно подсчитать, какого размера водохранилище потребуется для обеспечения потребностей крупного города или страны.

Как раз Норвегия малонаселена. Неактуально. А вот запрудить небольшую складку меж парой холмов, а внизу котлованчик вырыть - милое дело. В каких нить Альпах можно перепады и более км найти. И гигантизм тут, возможно, не лучший подход. .. Впрочем, это дело европейцев.
А так из крупнейших (более Гвт) в Европе: Динорвиг, Ку-Труа-Пон, Вианден, Гольдисталь, Маркерсбах, Ронковальгранд, Эдоло, Презенцано. Россию явно опережают. Да в той же Украине 3 шт. Впрочем, соглашусь, что Китай, США, Япония, Тайвань с Кореей в этом деле подальше продвинулись.
Tamerlan
5 августа 2015, 17:53

Antistream написал: А так из крупнейших (более Гвт) в Европе: Динорвиг, Ку-Труа-Пон, Вианден, Гольдисталь, Маркерсбах, Ронковальгранд, Эдоло, Презенцано.

Их общая емкость ничтожна. Они неспособны переломить ситуацию в энергетике и сделать накопление энергии более выгодным, чем генерацию с передачей из отдаленных районов.
Antistream
5 августа 2015, 21:00

Tamerlan написал:
Их общая емкость ничтожна. Они неспособны переломить ситуацию в энергетике и сделать накопление энергии более выгодным, чем генерацию с передачей из отдаленных районов.

С этим согласен. Что не означает, однако, что человечеству следует отказаться от поисков путей аккумуляции энергии или внедрения наиболее приемлемых из найденных. Смею предположить, что европейцы могли бы найти куда больше мест для ГАЭС. Понятно, что каждая из них затронет чью то частную собственность и потребуется воля для преодоления сопротивления. Возможно этому мешают надежды найти иные альтернативы. Или вот такие ошибочные предположения про кпд АССВ, которые мною высказаны в первом посте. А может все же и найдут что-то в ближайшее время - наука прогрессирует, как никогда ранее.
Эта версия форума - с пониженной функциональностью. Для просмотра полной версии со всеми функциями, форматированием, картинками и т. п. нажмите сюда.
Invision Power Board © 2001-2017 Invision Power Services, Inc.
модификация - Яро & Серёга
Хостинг от «Зенон»Сервера компании «ETegro»