Wstępna analiza potencjału zasobników energii typu UWCAES w Zatoce Gdańskiej
Preliminary analysis of potential of UWCAES type energy storage system in the Gulf of Gdańsk
Piotr Klonowicz, Łukasz Witanowski, Łukasz Jędrzejewski, Tomasz Suchocki, Jan Surwiło, Daniel Stępniak
Streszczenie
W artykule przedstawiono wstępne oszacowanie potencjału technologii UWCAES (Underwater Compressed
Air Energy Storage) w Zatoce Gdańskiej. Magazynowanie energii układach UWCAES polega na umieszczeniu zbiorników
sprężonego powietrza na dnie głębokich zbiorników wodnych. Takie podejście pozwala znacznie zmniejszyć strukturalne
obciążenie zbiorników sprężonego gazu, co jest podstawowym problemem w instalacjach naziemnych. Zbiorniki dla systemów
UWCAES mogą mieć postać giętkich powłok (balonów), które zmieniają swoją objętość w zależności od poziomu
napełnienia. W konsekwencji ciśnienie w balonach utrzymywane jest na stałym poziomie, a to jest korzystne z punktu widzenia
urządzeń sprężających i rozprężających, ponieważ mogą pracować w swoich punktach projektowych. Głównymi
wyzwaniami technologicznymi w układach UWCAES są: zakotwienie zbiorników (które są obciążone znaczną siłą wyporu)
do dna oraz doprowadzenie i odbieranie z nich powietrza, co musi być zrealizowane za pomocą rurociągu. Niniejsza praca
skupia się przede wszystkim na analizie energetycznej zasobników, natomiast szczegóły technologiczne pozostawia otwarte
do dyskusji. Okazuje się, że stosując sprężanie adiabatyczne połączone z zasobnikami ciepła w postaci oleju termalnego,
można uzyskać wysoką ogólną sprawność zasobników równą około 70%. W zaprezentowanym przykładzie rozważono
zbiorniki zamieszczone na głębokości 70 m na dnie Zatoki Gdańskiej w odległości 7 km od brzegu, które byłyby w stanie
zmagazynować około 460 kWh energii. Gęstość magazynowania energii dla tego przypadku wynosi 0,46 kilowatogodziny
na metr sześcienny sprężonego powietrza. Gęstość ta jest ściśle powiązana z głębokością, a jej maksimum w Zatoce
Gdańskiej wynosi około 1,3 kWh/m3. W przypadku głębszych zbiorników wodnych ta wartość mogłaby przekraczać nawet
10 kWh/m3.
Air Energy Storage) w Zatoce Gdańskiej. Magazynowanie energii układach UWCAES polega na umieszczeniu zbiorników
sprężonego powietrza na dnie głębokich zbiorników wodnych. Takie podejście pozwala znacznie zmniejszyć strukturalne
obciążenie zbiorników sprężonego gazu, co jest podstawowym problemem w instalacjach naziemnych. Zbiorniki dla systemów
UWCAES mogą mieć postać giętkich powłok (balonów), które zmieniają swoją objętość w zależności od poziomu
napełnienia. W konsekwencji ciśnienie w balonach utrzymywane jest na stałym poziomie, a to jest korzystne z punktu widzenia
urządzeń sprężających i rozprężających, ponieważ mogą pracować w swoich punktach projektowych. Głównymi
wyzwaniami technologicznymi w układach UWCAES są: zakotwienie zbiorników (które są obciążone znaczną siłą wyporu)
do dna oraz doprowadzenie i odbieranie z nich powietrza, co musi być zrealizowane za pomocą rurociągu. Niniejsza praca
skupia się przede wszystkim na analizie energetycznej zasobników, natomiast szczegóły technologiczne pozostawia otwarte
do dyskusji. Okazuje się, że stosując sprężanie adiabatyczne połączone z zasobnikami ciepła w postaci oleju termalnego,
można uzyskać wysoką ogólną sprawność zasobników równą około 70%. W zaprezentowanym przykładzie rozważono
zbiorniki zamieszczone na głębokości 70 m na dnie Zatoki Gdańskiej w odległości 7 km od brzegu, które byłyby w stanie
zmagazynować około 460 kWh energii. Gęstość magazynowania energii dla tego przypadku wynosi 0,46 kilowatogodziny
na metr sześcienny sprężonego powietrza. Gęstość ta jest ściśle powiązana z głębokością, a jej maksimum w Zatoce
Gdańskiej wynosi około 1,3 kWh/m3. W przypadku głębszych zbiorników wodnych ta wartość mogłaby przekraczać nawet
10 kWh/m3.