Combiner le photovoltaïque flottant avec le stockage d'énergie à air comprimé

Des chercheurs égyptiens et britanniques ont développé un nouveau système flottantSystème photovoltaïqueconcept qui utilise l’air comprimé pour le stockage d’énergie. Le système a un rendement aller-retour de 34,1 % et une efficacité énergétique de 41 %.

Des scientifiques de l'Université de Port-Saïd en Égypte et de l'Université de Strathclyde au Royaume-Uni ont proposé de combiner le stockage d'énergie à air comprimé (CAES) avec le photovoltaïque flottant grâce à une nouvelle stratégie de gestion de l'énergie.

« Pour surmonter les problèmes d'intermittence et de disponibilité de l'énergie solaire, le système photovoltaïque flottant proposé est équipé d'un système hybride de stockage d'énergie à air comprimé respectueux de l'environnement, contrôlé par une nouvelle stratégie de gestion de l'énergie pour gérer efficacement le flux d'énergie entre les composants du système sans dépasser leur valeur autorisée. limites opérationnelles pour un fonctionnement sûr », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Erkan Oterkus, au magazine pv. "Cette stratégie de contrôle est conçue pour garantir le respect des exigences de charge et l'utilisation même de la production d'énergie photovoltaïque de faible qualité, ce qui réduit tout gaspillage d'énergie et améliore l'efficacité du système."

Dans le concept proposé, la stratégie de gestion de l'énergie suit l'approche déterministe basée sur des règles, qui détermine les règles à l'aide d'une carte d'économie de carburant ou d'émissions du système en question. "Cette approche utilise l'expertise humaine, l'intuition, les heuristiques et les modèles mathématiques pour générer un ensemble de règles prédéterminées qui contrôlent le fonctionnement des composants du système", a souligné le groupe. "Ces règles sont interprétables et peuvent être ajustées pour de meilleures performances de différents scénarios opérationnels avec de faibles charges de calcul."

Le prototype de 5 kW utilise des panneaux photovoltaïques partiellement flottants qui sont en contact direct et continu avec l'eau environnante, ce qui assure un refroidissement efficace et gratuit et améliore l'efficacité des panneaux photovoltaïques grâce à l'équilibre thermique avec l'eau environnante. La plate-forme flottante utilisée pour supporter leSystème photovoltaïqueest capable de suivre automatiquement la lumière du soleil pour une production accrue d'énergie solaire et de modifier le taux d'immersion en ajustant le tirage de la plate-forme et l'angle d'inclinaison des panneaux photovoltaïques pour contrôler leur refroidissement ou en les nettoyant de toute poussière accumulée ou en submergeant complètement les panneaux photovoltaïques pour éviter tout dommage lors de conditions météorologiques extrêmes.

Le système de stockage est décrit comme un système CAES adiabatique intégré au stockage d'énergie thermique (TES). Il se compose de quatre réservoirs en acier à air non compensé placés aux coins de la plate-forme flottante. "Avant le stockage de l'air, l'air comprimé chaud est refroidi dans l'échangeur de chaleur", expliquent les chercheurs. "Chaque fois que l'électricité photovoltaïque produite est inférieure ou supérieure à la puissance requise par les compresseurs d'air, il est proposé de stocker cette électricité sous forme de chaleur dans un TES."

Un réservoir d'eau chaude est également intégré à un échangeur de chaleur pour élever la température de l'air comprimé avant sa détente. L'air comprimé est libéré et réchauffé à travers le ballon d'eau chaude avant sa détente dans le détendeur pour régénérer l'électricité grâce au générateur.

Grâce à une série de simulations, l'équipe de recherche a découvert que le système avait un rendement aller-retour de 34,1 % et un rendement énergétique de 41 %, les performances du système les plus élevées étant observées entre décembre et janvier. "Par rapport aux systèmes CAES conventionnels, le système hybride CAES proposé permet une économie annuelle de carburant de 126,4 % de gaz naturel", ont souligné les universitaires. « Cette économie de carburant se traduira également par un avantage économique en réduisant les coûts opérationnels du système de 27 690 $/an en coût de carburant. »

Ils ont également constaté que l’efficacité énergétique et exergétique du système peut être considérablement affectée par l’efficacité des composants individuels, qui, selon eux, peut diminuer dans des conditions de fonctionnement hors conception et à charge partielle.

Le système a été décrit dans « Système hybride de stockage d’énergie à air comprimé et stratégie de contrôle pour une centrale photovoltaïque partiellement flottante », publié dans Energy.

Chez Egret Solar, nous sommes enthousiasmés par le potentiel de combiner des systèmes photovoltaïques flottants (PV) avec le stockage d'énergie à air comprimé (CAES). Cette approche innovante est extrêmement prometteuse pour relever certains des principaux défis auxquels le secteur des énergies renouvelables est aujourd'hui confronté, tels que le stockage de l'énergie, la stabilité du réseau et l'utilisation efficace de l'espace. Egret Solar est enthousiasmé par le potentiel à long terme de la combinaison du photovoltaïque flottant avec le stockage d'énergie à air comprimé. Ce partenariat représente une solution de pointe qui répond à certains des défis les plus urgents du secteur des énergies renouvelables tout en promouvant un avenir plus vert et plus durable.