Een energiecentrale met vloeibare luchtopslag van 60 MW in de Chinese provincie Qinghai levert energie aan het elektriciteitsnet, waardoor de technologie voor langdurige opslag voor het eerst op deze schaal wordt getest.
China Green Development Investment Group heeft een energieopslaginstallatie met vloeibare lucht van 60 MW en 600 MWh aangesloten op het elektriciteitsnet in Golmud, provincie Qinghai. Partner in dit project was het Technisch Instituut voor Natuurkunde en Scheikunde van de Chinese Academie van Wetenschappen. De installatie kan 10 uur lang continu energie opslaan.
De ontwikkelaar zegt dat het 's werelds grootste op het elektriciteitsnet aangesloten installatie voor de opslag van vloeibare lucht is, gemeten naar vermogen en energiecapaciteit. De installatie is op 30 oktober op het net aangesloten en produceert sindsdien stroom. De bouw begon in juli 2023 op een locatie in het Qaidam-bekken, naast een zonne-energiecentrale van 250 MW.
Hoe het systeem energie opslaat
Bij de opslag van vloeibare lucht wordt gewone lucht als werkmedium gebruikt. Wanneer energie goedkoop of in overvloed aanwezig is, perst een drietraps centrifugaalcompressor gezuiverde lucht samen tot een druk van ongeveer 7 MPa. De warmte die daarbij vrijkomt, wordt opgeslagen als warm water met een temperatuur tot 195 °C.
Vervolgens koelt het systeem de lucht in stappen af totdat deze vloeibaar wordt bij ongeveer -194 °C. De vloeibare lucht wordt dan opgeslagen in geïsoleerde tanks onder een druk die dicht bij de atmosferische druk ligt. Wanneer de vraag piekt, pompt, verwarmt en verdampt de installatie de vloeistof om turbines aan te drijven.
De installatie slaat de tijdens die stap vrijgekomen kou op voor de volgende cyclus, waardoor er minder energie nodig is voor de daaropvolgende lading. Vloeibare lucht is ongeveer 750 keer dichter dan omgevingslucht. Daardoor kunnen de tanks veel energie opslaan in een kleine ruimte.
Bovendien kan de roterende machinerie van de centrale inertie aan het net leveren, wat helpt om de frequentie stabiel te houden. Zonnepanelen leveren op zichzelf geen inertie, dus een roterende opslag is nuttig in een regio waar zonnepanelen dominant zijn.
Gebouwd met binnenlandse apparatuur
Chinese fabrikanten leverden alle belangrijke apparatuur, waaronder de grote compressoren, vloeistofexpanders, cryogene warmtewisselaars en besturingssystemen. Het ontwerp is voortgekomen uit eerder werk van de Chinese Academie van Wetenschappen, dat het proces op een schaal van 100 kW had bewezen. Volgens de ontwikkelaar combineert het project zeven technologieën met volledig onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten.
Het opschalen naar tientallen megawatt was de belangrijkste technische uitdaging. De locatie op grote hoogte bracht echter ook eigen bouwkundige problemen met zich mee. Het projectteam ontwikkelde bovendien een koelopslag die de kou bij atmosferische druk vasthoudt.
Peking heeft de installatie sindsdien opgenomen in het nationale programma voor demonstratieprojecten van nieuwe energieopslagsystemen. De Nationale Energieadministratie heeft de installatie ook opgenomen in de lijst van belangrijke, baanbrekende energietechnologieën.
Wat de centrale bijdraagt aan het elektriciteitsnet
De installatie kan dagelijks ongeveer 600 MWh aan overtollige hernieuwbare energie absorberen. Op jaarbasis zou dit ongeveer 180 GWh moeten opleveren, wat ruwweg overeenkomt met het verbruik van 30,000 huishoudens. Tijdens de werking stoot de installatie geen koolstofdioxide of andere vervuilende stoffen uit.
Dat profiel is geschikt voor een regio met grote zonneparken, waar de energieproductie rond het middaguur piekt en na zonsondergang afneemt. Daardoor kan een opslagcapaciteit van 10 uur een groot deel van de overdag opgewekte energie naar de avond en nacht verplaatsen. Lithium-ionbatterijen daarentegen zijn doorgaans ontworpen om twee tot vier uur te ontladen.
De efficiëntie blijft een open vraag.
De ontwikkelaar heeft echter geen cijfer voor het rendement van de Golmud-batterij gepubliceerd. Schattingen in de industrie gaan uit van een gemiddeld rendement van 50% tot 60% voor energieopslag met vloeibare lucht, oplopend tot 60% tot 70% met geavanceerde warmteterugwinning. Lithium-ionbatterijen leveren doorgaans ruim 80% van de opgenomen energie terug.
Het rendement van een retourcyclus meet hoeveel elektriciteit er per ingevoerde eenheid weer wordt opgewekt. Bij vloeibare lucht ontstaan de meeste verliezen door compressie, koeling en de warmte die tussen de cycli ontsnapt. Daarom staat warmte- en koudeterugwinning centraal in het ontwerp van Golmud.
Vloeibare lucht is dus aantrekkelijk vanwege de lange levensduur, de locatie en de gebruikte materialen. De tanks vereisen geen schaarse mineralen. De installatie heeft ook geen ondergrondse ruimte nodig, in tegenstelling tot energieopslagsystemen met perslucht zoals het 700 MW Jintan-project in China. Dat geeft ontwikkelaars meer vrijheid bij de keuze van de bouwlocatie.
Elders bouwt Highview Power een vloeibareluchtcentrale van 300 MWh in het Verenigd Koninkrijk. Golmud levert nu prestatiegegevens van een veel grotere installatie aan netbeheerders en ontwikkelaars. Hoe deze centrale de eerste winter op grote hoogte doorstaat, zal bepalen hoe snel anderen dit voorbeeld zullen volgen.
