業界ニュース

GridScale:リチウム電池の代わりに石に再生可能エネルギーを蓄える

2021-06-16
トピック:
オーフス大学、電池技術、エネルギー、グリーンエネルギー、人気
オーフス大学著2021年5月6日



風力や太陽光による余剰電力がある場合、エネルギー貯蔵は充電されます。これは、コンプレッサーとタービンのシステムが、冷たい石で満たされた1つ以上の貯蔵タンクから、熱い石で満たされた対応する数の貯蔵タンクに熱エネルギーを送り出すことによって行われます。これにより、コールドタンク内の石は非常に冷たくなりますが、ホットタンク内では最大600度まで非常に熱くなります。クレジット:Claus Rye、Stiesdal Storage Technologies

再生可能エネルギーを石に貯蔵するというコンセプトは、GridScaleデモンストレーションプラントの建設によって実現に一歩近づきました。このプラントは、10MWhの容量を持つデンマーク最大の電力貯蔵施設になります。このプロジェクトは、デンマークエネルギー庁のエネルギー技術開発および実証プログラム(EUDP)によって資金提供されています。
大きな断熱鋼タンクで600°Cに加熱されたエンドウ豆サイズの石は、断続的な風力と太陽光発電の貯蔵にブレークスルーをもたらすことを目的とした新しいイノベーションプロジェクトの中心です。

電気エネルギーを熱として石に蓄える技術はGridScaleと呼ばれ、リチウムベースのバッテリーに太陽と風力からの電力を蓄えるための安価で効率的な代替手段になる可能性があります。リチウム電池は、最大4時間の短期間のエネルギー供給に対してのみ費用効果が高いのに対し、GridScale電力貯蔵システムは、最大約1週間の長期間の電力供給を費用効果的にサポートします。

「100%再生可能な電力供給を確立する上での唯一の本当の課題は、風が強く晴れた天候の間に生成された電力を後で使用するために保存できないことです。需要と生産は同じパターンに従っていません。この問題に対する商業的な解決策はまだありませんが、GridScaleエネルギー貯蔵システムでこれを実現できることを望んでいます」と、技術の背後にある気候技術会社Stiesdal StorageTechnologiesの創設者であるHenrikStiesdalは述べています。

簡単に言うと、GridScaleテクノロジーは、1セット以上の断熱鋼タンクで玄武岩を小さなエンドウ豆サイズの石に粉砕して加熱および冷却することを目的としています。貯蔵施設は、コンプレッサーとタービンのシステムを介して充電されます。コンプレッサーとタービンは、風や太陽からの余剰電力がある場合に、冷たい石で満たされた1つ以上の貯蔵タンクから熱い石で満たされた同数の貯蔵タンクに熱エネルギーを送ります。

これは、コールドタンク内の石が非常に冷たくなり、ホットタンク内の石が非常に熱くなることを意味します。実際には600oCまで。熱は石に何日も蓄えることができ、石で満たされたタンクのセット数は、必要な貯蔵時間の長さに応じて変えることができます。

再び電力が必要になると、プロセスが逆になり、ホットタンクの石は冷たくなり、コールドタンクの石は暖かくなります。このシステムは、安価な貯蔵材料と、充電および放電のための成熟したよく知られた技術に基づいています。
“Basaltは、小さなスペースに大量のエネルギーを蓄えることができ、貯蔵施設の無数の充電と放電に耐えることができる安価で持続可能な材料です。現在、ストレージテクノロジーのプロトタイプを開発して、再生可能エネルギーの保存の問題を解決する方法を示しています。これは、世界中の持続可能なエネルギーの開発における最大の課題の1つです」と、の開発責任者であるOleAlm氏は述べています。プロジェクトの一部でもあるエネルギーグループアンデル。

GridScaleプロトタイプは、デンマークの電力システムで最大の貯蔵施設であり、主要な課題は、可能な限り最高の価値を提供する方法で、電力市場で貯蔵の柔軟性を利用できるようにすることです。したがって、これもプロジェクトの一部になります。

プロトタイプ保管施設の正確な場所はまだ決定されていません。しかし、それは間違いなくデンマークの東部、南または西ジーランド、またはロラン-ファルスターにあり、特に新しい大型PVユニットからの生産は消費が追いつかないほど速く成長しています。
イノベーションプロジェクトの正式名称は「GridScale」「費用対効果の高い大規模電力貯蔵」であり、3年間で3,500万DKK(470万ユーロ)の総予算で運営されます。このプロジェクトは、エネルギー技術開発および実証プログラム(EUDP)から2,100万デンマーククローネ(280万ユーロ)の資金提供を受けています。

StiesdalとAndelの企業に加えて、パートナーグループは、オーフス大学(AU)、デンマーク工科大学(DTU)、ウェルコン、BWSC(Burmeister Wain Scandinavian Contractor)、Energi Danmark、Energy ClusterDenmarkで構成されています。

パートナーは、石材貯蔵施設のエネルギーシステム分析と設計の最適化を提供するとともに、技術的概念を最適化し、GridScaleテクノロジーを市場に出せるスケーラブルなソリューションに成熟させます。

たとえば、AUによって開発されたヨーロッパのエネルギーシステムモデルは、DTUによって開発されたタービンを最適化するためのモデルと組み合わされ、ヨーロッパの状況における石材貯蔵施設の潜在的な役割についての洞察を得て、設計を最適化します。

「再生可能エネルギーへの移行により、エネルギーシステムの動作方法が変わります。これは、風力や太陽エネルギーが必要なときに生成されるとは限らないためです。したがって、技術設計をエネルギーシステムに最適に適合させる方法と、どの国で、いつグリーン移行時に技術が最大の価値を持つかを見つける必要があります。ストレージソリューションに最大の価値をもたらすエネルギー技術の組み合わせを特定することを目指します。オーフス大学の機械生産工学科のゴーム・ブルーン・アンドレセン准教授は、石の貯蔵技術は世界中の多くの場所で大きな可能性を秘めていると思います。