Centrală de vârf - Peaking power plant

Kearny Generating Station , o fostă centrală electrică cu încărcare de bază pe cărbune , acum un pahar pe gaz, pe râul Hackensack din New Jersey

Centralele de vârf , cunoscute și sub numele de centrale cu creion, și ocazional doar „creioane”, sunt centrale care funcționează în general numai atunci când există o cerere mare, cunoscută sub numele de cerere de vârf , de energie electrică . Deoarece furnizează energie doar ocazional, energia furnizată comandă un preț mult mai mare pe kilowatt-oră decât puterea de încărcare de bază . Centralele electrice cu sarcină maximă sunt expediate în combinație cu centrale electrice cu sarcină de bază , care furnizează o cantitate fiabilă și consistentă de energie electrică, pentru a satisface cererea minimă.

Deși centralele de vârf din punct de vedere istoric au fost frecvent utilizate împreună cu centralele de încărcare de bază pe cărbune, centralele de vârf sunt acum utilizate mai rar. Centrele cu turbină cu gaz cu ciclu combinat au două sau mai multe cicluri, primul dintre acestea fiind foarte asemănător cu o instalație de vârf, cu a doua funcționând pe căldura reziduală a primei. Acest tip de instalație este adesea capabil să pornească rapid, deși cu o eficiență redusă, și apoi să treacă peste câteva ore la un mod de generare a sarcinii de bază mai eficient. Centrele cu ciclu combinat au costuri de capital similare pe watt față de centralele de vârf, dar funcționează pentru perioade mult mai lungi și consumă mai puțin combustibil în general și, prin urmare, oferă electricitate mai ieftină.

Începând cu 2020, turbinele cu gaz cu ciclu deschis oferă un cost electric de aproximativ 151-198 dolari / MWh.

Ore de varf

Orele de vârf apar de obicei dimineața sau după-amiaza târziu / seara, în funcție de locație. În climatele temperate, orele de vârf apar adesea când aparatele de uz casnic sunt folosite intens seara după orele de lucru. În climatul cald, vârful este de obicei după-amiaza târziu, când încărcarea aerului condiționat este mare, în acest timp multe locuri de muncă sunt încă deschise și consumă energie. În climatele reci, vârful este dimineața, când încălzirea spațiului și industria sunt pornite.

O instalație cu difuzoare poate funcționa multe ore pe zi sau poate funcționa doar câteva ore pe an, în funcție de starea rețelei electrice din regiune . Datorită costului construirii unei centrale electrice eficiente, dacă o centrală cu difuzoare va funcționa doar pentru un timp scurt sau foarte variabil, nu are sens economic să o facă la fel de eficientă ca o centrală cu sarcină de bază. În plus, echipamentele și combustibilii utilizați în instalațiile de încărcare de bază sunt adesea nepotrivite pentru utilizarea în instalațiile cu creioane, deoarece condițiile fluctuante ar tensiona grav echipamentul. Din aceste motive, energia nucleară , deșeurile din energie , cărbunele și biomasa sunt rareori, chiar dacă vreodată, funcționate ca instalații de difuzoare.

Producția de energie în Germania în cursul unei zile din 2005, fără energie solară și eoliană

Energie regenerabila

Pe măsură ce țările se îndepărtează de instalațiile de încărcare de bază pe bază de combustibili fosili și către surse de energie regenerabile, dar intermitente, cum ar fi eoliană și solară, există o creștere corespunzătoare a necesității de sisteme de stocare a energiei din rețea , ca alternative regenerabile la construirea mai multor vârfuri sau încărcări mai mari plante. O altă opțiune este o distribuție mai largă a capacității de generare, prin utilizarea unor rețele de rețea, cum ar fi căile de legătură WECC .

Tipuri

Uzinele cu difuzoare sunt în general turbine cu gaz sau motoare cu gaz care ard gazul natural . Câteva ard biogaz sau lichide derivate din petrol , cum ar fi motorina și combustibilul pentru avioane , dar în general sunt mai scumpe decât gazele naturale, astfel încât utilizarea lor este limitată la zonele care nu sunt alimentate cu gaze naturale. Cu toate acestea, multe fabrici de pahare pot folosi petrolul ca combustibil de rezervă, deoarece depozitarea uleiului în rezervoare este ușoară. Eficiența termodinamică a centralelor cu turbină cu gaz cu ciclu simplu variază de la 20 la 42%, între 30 și 42% fiind medie pentru o nouă centrală.

Pentru o eficiență mai mare, la evacuare se adaugă un generator de abur de recuperare a căldurii (HRSG). Aceasta este cunoscută sub numele de plantă cu ciclu combinat . Cogenerarea folosește căldura evacuată reziduală pentru proces, încălzire urbană sau alte utilizări ale încălzirii. Ambele opțiuni sunt utilizate numai în instalații care sunt destinate să fie utilizate pentru perioade mai lungi decât de obicei. Generatoarele de gaz natural și motorină cu motoare cu mișcare alternativă sunt uneori utilizate pentru susținerea rețelei folosind instalații mai mici.

O altă opțiune pentru creșterea eficienței și a puterii în turbinele cu gaz este instalarea unui sistem de răcire a aerului de intrare a turbinei , care răcorește temperatura aerului de intrare crescând raportul de debit masic. Această opțiune, în combinație cu un rezervor de stocare a energiei termice , poate crește puterea turbinei în perioadele de vârf până la 30%.

BPA Sarcină de vârf zilnică cu generare termică mare de sarcină hidro / de bază și energie eoliană intermitentă. Hydro gestionează vârfurile, cu un anumit răspuns din partea termică.

Barajele hidroelectrice sunt în mod intenționat variabile; pot genera mai puțin în timpul vârfului și pot răspunde rapid la cerințele de vârf, prin urmare hidroelectricitatea poate funcționa ca o instalație de urmărire a sarcinii sau o instalație de vârf și cu apă suficientă, o instalație cu sarcină de bază. Turbinele cu gaz natural sau stocarea pompată sunt adesea folosite acolo unde nu există suficientă hidroelectricitate pentru a răspunde la variațiile zilnice și săptămânale de producție și consum. Nu este neobișnuit ca un baraj să fie construit cu o capacitate mai mare decât poate fi susținută de alimentarea cu apă, permițând un randament de vârf mai mare. Modernizarea echipamentelor la barajele existente poate fi una dintre cele mai puțin costisitoare modalități de creștere a generației de vârf. Capacitatea de a varia cantitatea de electricitate generată este adesea limitată de cerința conform căreia debitele minime sau maxime din aval sunt satisfăcute.

Hidroelectricitatea cu stocare cu pompă este cea mai mare formă de stocare a energiei din rețea disponibilă, utilizată pentru media cerințelor electrice de vârf și vârf. Site-ul stochează energie utilizând potențialul gravitațional al apei stocate într-un rezervor. Energia electrică de vârf cu cost redus de la sarcina de bază sau surse intermitente este utilizată pentru a pompa apa la o altitudine mică până la stocarea într-un rezervor de mare altitudine. În perioadele de cerere electrică mare, apa stocată este eliberată prin turbine pentru a produce energie electrică. Timpii de pornire sunt doar câteva minute, iar unele pot începe în câteva zeci de secunde.

Bateriile sunt folosite în unele cazuri în care condițiile o favorizează pentru a asigura un flux lin (evitând o actualizare costisitoare a liniei electrice), precum și pentru furnizarea puterii de vârf și a altor servicii de rețea, cum ar fi rezerva de funcționare , uneori în configurație hibridă cu turbine sau motoare diesel. Puterea bateriei este de departe cea mai rapidă reacție dintre toate centralele electrice și poate răspunde la condițiile rețelei la scări de timp de milisecunde, oferind echipamentelor cu reacție mai lentă șansa de a reacționa la întreruperi.

Depozitarea pompată și bateriile sunt consumatori neti, deoarece nu au sursă de energie inerentă, iar conversia dintre electricitate și depozitare și înapoi duce la pierderi.

Plantele solare termice au fost propuse în 2017, în cadrul unui premiu al Departamentului de Tehnologie Energetică 2 al SUA acordat lui Hank Price of SolarDynamics, a cărui lucrare „Dispatchable Solar Power Plant” a propus utilizarea stocării energiei termice inerente unei centrale solare cu energie termică , care permite această formă de energie solară pe bază de căldură pentru a genera ca un pahar de gaz, pentru a furniza energie la cerere zi sau noapte și, în schimb, să fie controlată de către utilitate și plătită în plăți de capacitate pentru a fi disponibilă atunci când este necesar, ca o instalație tradițională de tip pahar. O centrală solară termică produce electricitate într-o centrală cu ciclu de abur ca o centrală electrică tradițională, dar căldura pentru abur este furnizată prin încălzirea solară a unui material, cum ar fi sărurile topite și stocarea căldurii până când este necesar pentru a produce abur pentru generarea de energie.

Centrale electrice cu sarcină de bază

Opusele centralelor de vârf sunt centralele cu sarcină de bază . Centralele nucleare și cu cărbune funcționează în mod continuu, oprindu-se doar pentru întreținere sau întreruperi neașteptate. Costul ridicat pe watt al energiei nucleare și alte probleme tehnice le fac relativ scumpe și incomode de utilizat pentru urmărirea și atingerea vârfului de sarcină.

Încărcarea intermediară care urmează centralelor electrice, cum ar fi hidroelectricul, funcționează între aceste extreme, limitându-și puterea în nopțile și weekendurile când cererea este scăzută. Sarcina de bază și instalațiile intermediare sunt utilizate în mod preferențial pentru a satisface cererea electrică, deoarece eficiența mai mică a instalațiilor cu creioane le face mai costisitoare de funcționare.

Vezi si

Referințe