NL9101618A - Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. - Google Patents
Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. Download PDFInfo
- Publication number
- NL9101618A NL9101618A NL9101618A NL9101618A NL9101618A NL 9101618 A NL9101618 A NL 9101618A NL 9101618 A NL9101618 A NL 9101618A NL 9101618 A NL9101618 A NL 9101618A NL 9101618 A NL9101618 A NL 9101618A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- cavity
- gas
- channel
- brine
- assembly
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 103
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 57
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 56
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 20
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 16
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 206010037844 rash Diseases 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
- F02C1/02—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being an unheated pressurised gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/14—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads
- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
STELSEL VOOR ONDERGRONDSE OPSLAG VAN ENERGIE
De uitvinding verschaft een stelsel voor ondergrondse opslag van energie in twee zoutholten, die zijn uitgespoeld met water in een ondergrondse zoutformatie, waarbij, gedurende de tijd dat een surplus aan electrische energie bestaat, dit surplus in het stelsel wordt opgeslagen, en gedurende de tijd dat een tekort aan electrische energie bestaat, dit tekort weer aan het stelsel wordt onttrokken.
Een dergelijk stelsel maakt het mogelijk een electrici-1 teitscentrale op een constant niveau te laten draaien, hetgeen belangrijke besparingen oplevert door een efficiënt gebruik van goedkope brandstof.
In EP-B 0247690 is een ondergronds energie-opslagsysteem beschreven dat gebruik maakt van twee van derge-i lijke zoutholten.
De uitvinding verschaft een verbetering van dit bekende systeem, waardoor de hoeveelheid energie die in twee zoutholten kan worden opgeslagen belangrijk wordt vergroot. Hiertoe worden twee zoutholten in een zoutfor-I matie uitgespoeld, waarna de bovenste gedeelten ervan worden gevuld met hogedruk-gas en de onderste gedeelten, die gevuld zijn met pekel, worden verbonden door een eerste kanaal, eveneens gevuld met pekel, waarin aan het maaiveld een samenstel is opgenomen waarmee electrische i energie kan worden opgeslagen en teruggewonnen, terwijl de bovenste gedeelten van beide zoutholten, door middel van twee, eveneens aan het maaiveld opgestelde samenstellen, waarmee electrische energie kan worden opgeslagen en teruggewonnen, zijn verbonden met twee gas-) opslagsystemen.
Door nu volgens de uitvinding gebruik te maken van de gasexpansie/compressie, die bij het stromen van pekel tussen de twee ondergrondse holten optreedt, kan een bijkomende energie-opslag/afgifte worden verkregen, die bij de bekende stelsels met onderling verbonden gasruimten van de holten en de daarbij optredende drukvereffening niet mogelijk is.
De twee ondergrondse holten kunnen nu ook op dezelfde diepte zijn gelegen, hetgeen toepassing van de uitvinding iii dunne zoutlagen mogelijk maakt.
De uitvinding zal in het navolgende worden toegelicht aan de hand van een tekening. Hierin toont: fig. 1 en 2 schematische voorstellingen ter verduidelijking van twee uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding, fig. 3-6 schematische voorstellingen van gewijzigde uitvoeringsvormen van het in Fig. 2 getoonde uitvoeringsvoor-bééld of een deel daarvan.
Aan de hand van fig. 1 zal een eerste uitvoeringsvoor-beeld van de uitvinding worden beschreven. In deze figuur geven de zwarte pijlen de stromingsrichting van pekel en gas aan gedurende perioden van energieopslag en de witte pijlen gedurende perioden van energie-onttrek-king. Het maaiveld is aangeduid met 1, bovenliggende formaties (dekterrein) met 2 en een ondergrondse zoutfor-matie met 3. Vanaf het maaiveld zijn een eerste holte 4 en een tweede holte 5 op ongeveer gelijke diepte uitgespoeld in de zoutformatie 3. Deze holten 4 en 5 zijn gedeeltelijk met pekel 4' respectievelijk 5’ en voor de _ rest met gas gevuld. De onderste gedeelten van de holten 4 en 5 zijn door middel van gekromde kanalen 6 en 8 in de zoutformatie 3, en verhuisde boorgaten 7 en 9 van grote diameter in de bovenliggende formatie 2, verbonden met i het maaiveld 1. De gekromde kanalen 6 en 8 zijn door middel van gekromde boorgaten van kleine diameter (niet getoond) uitgespoeld in de zoutformatie 3. De boorgaten 7 en 9 zijn aan het maaiveld 1 verbonden door een samenstel 10, bestaande uit een pomp/turbine en een motor/generator, welk samenstel werkt als een door de motor aangedreven vloeistofpomp of als een door de turbine aangedreven ge- nerator. Een of meer koelers 11 zijn aan het maaiveld 1 opgenomen tussen de boorgaten 7 en 9 voor het koelen van een deel van de pekel, De bovenzijden van de beide holten A en 5 zijn door middel van uitgespoelde verticale kanalen 12 en IA in de zoutformatie 3 en verticale verhuisde boorgaten van grote diameter 13 en 15 in de bovenliggende formaties 2, verbonden met het maaiveld 1. De boorgaten 13 en 15 kunnen zijn gebruikt voor het uitspoelen van de beide holten A en 5 en de kanalen 12 en IA, maar dit kan ook zijn geschied met behulp van andere boorgaten van kleine diameter (niet getoond). De boorgaten 13 en 15 zijn aan het maaiveld verbonden met twee samenstellen 16 en 17, elk bestaande uit een of meer compres-sie/expansie eenheden en een of meer motor/generator eenheden, welke samenstellen werken als een door de motor aangedreven gascompressor of als een door de gasexpansie-machine aangedreven generator.
Het samenstel 16 is verbonden met een gasopslagsysteem 18 en comprimeert en pompt gas uit dit gasopslagsysteem 18 in de eerste holte A als de motor de compressor aandrijft, en produceert electrische energie als gas terugstroomt en expandeert vanuit de eerste holte A via de gasexpansiema-chine naar het gasopslagsysteem 18, waardoor de gasex-pansiemachine de generator aandrijft. Het samenstel 17 is verbonden met een gasopslagsysteem 19 en comprimeert en verpompt gas uit de tweede holte 5 naar dit. gasopslagsysteem 19 als de motor de compressor aandrijft, en produceert electrische energie als gas terugstroomt en expandeert vanuit het gasopslagsysteem 19 via de gasexpansiemachine naar de tweede holte 5, waarbij de expansiemachine de generator aandrijft. Op deze wijze kan extra energie in het stelsel worden opgeslagen. De gasopslagsystemen 18 en 19 zijn slechts schematisch weergegeven. Zij kunnen bijvoorbeeld bestaan uit een ondergronds gasopslagsysteem van constante druk of een ondergronds gasopslagsysteem van het expansie-type. Ook kan het gasopslagsysteem 18 de atmosfeer zijn óf een transportleiding voor aardgas.
De gasdruk in de eerste holte 4 wordt mu zodanig gekozen dat de pekel in het kanaal 6 en het boorgat, 7 naar het maaiveld 1 wordt opgestuwd, zodat de druk aan de zuigzijde van de pomp van het samenstel 10 positief is. Als de pomp in bedrijf is werkt de druk van de pekelkolom in het kanaal 8 en het boorgat 9 in de stromingsrichting, zodat de persdruk van de pomp kleiner is dan de gasdruk in de tweede holte 5. Deze gasdruk in de tweede holte 5 moet beneden een bepaalde waarde blijven, om te vermijden dat vanuit deze tweede holte 5 gasuitbarstingen via scheuren en spleten naar het maaiveld 1 optreden. De boorgaten 7, 9, 13 en 15 zijn, zoals te doen gebruikelijk, voorzien van een verhuizing tot tenminste in de top van de zoutformatie 3, om het instorten van bovenliggende formaties 2 en het binnendringen van grondwater te verhinderen, waarbij de verhuizingen van de boorgaten 9, 13 en 15 verder nog tot een zodanige diepte in de zoutformatie 3 reiken, dat geen uitbarstingen van gas of pekel via scheuren en spleten naar het maaiveld 1 kunnen optreden. De kanalen 6, 8, 12 en 14 en de boorgaten 7, 9, 13 en 15 zijn zo wijd dat de wrijvingsverliezen van stromend pekel en gas klein zijn.
De werking van dit stelsel is als volgt:
In perioden van overschot aan electrische energie worden de pomp van het samenstel 10,Jdie in staat is een druk te leveren welke tenminste gelijk is aan de gasdruk in de tweede holte 5 verminderd met de hydrostatische druk van de pekelkolom in het kanaal 8 en het boorgat 9, en verder de compressor van het samenstel 16, die een druk kan leveren welke tenminste gelijk is aan de gasdruk in de eerste holte 4, alsmede de compressor van het samenstel 17, die een druk kan leveren welke tenminste gelijk is aan de gasdruk in het gasopslagsysteem 19, min of meer gelijktijdig gestart. Pekel wordt opgezogen vanuit het boorgat 7 en door de pomp van het samenstel 10 naar de tweede holte 5 verpompt, waarbij de gasdruk in de eerste holte 4 pekel uit deze holte 4 via het kanaal 6 naar het boorgat 7 stuwt. Tegelijkertijd comprimeert en pompt de compressor van het samenstel 16 gas vanuit het gasopslagsysteem 18 (dat ook de atmosfeer kan zijn) naar de eerste holte 4, en comprimeert en pompt de compressor van het samenstel 17 gas vanuit de tweede holte 5. naar het gasopslagsysteem 19. De pomp- en compressiesnelheden van de verschillende samenstellen dienen zodanig te zijn afgesteld, dat de gewenste drukken in het stelsel worden gehandhaafd. Zodra de vraag naar electrische energie van het hoogspanningsnet stijgt tot boven de ba-sislast, worden de samenstellen 10, 16 en 17 overgeschakeld op energieproductie. De pekel stroomt dan terug door de turbine van het samenstel 10 (die de pomp kan zijn), die de generator aandrijft, terwijl tegelijkertijd gas expandeert door de expansiemachine van het samenstel 16 vanuit de eerste holte 4 naar het gasopslagsysteem 18 (dat de atmosfeer kan zijn), en door de expansiemachine van het samenstel 17 van het gasopslagsysteem 19 naar de-tweede holte 5. De terugstroom- en expansiesnelheden van de diverse samenstellen dienen weer zodanig te zijn afgesteld dat de gewenste drukken in het stelsel worden gehandhaafd. Tijdens het pompen/terugstromen van de pekel wordt een deel ervan gekoeld door de koeler(s) 11, zodat de temperatuur ervan, die stijgt door wrijvingsverliezen, weer wordt verlaagd. De samenstellen 16,17 hebben zonodig voorzieningen om periodiek warmte aan het gas te onttrekken en/of toe te voeren. De compressoren van de samenstellen 16 en/of 17 kunnen worden gebruikt, zonodig bijgestaan door compressoren van lager drukbereik (niet getoond), om de bovenste gedeelten van de holten 4 en 5 voor de eerste keer met ho-gedruk-gas te vullen en van tijd tot tijd bij te vullen.
Het stelsel van fig. 2 is gelijk aan dat van fig. 1, met uitzondering van de diepte van de eerste holte 4, die nu groter is dan die van de tweede holte 5. Hierdoor wordt de gasdruk, benodigd om de pekel in het kanaal 6 en het boorgat 7 naar het maaiveld 1 omhoog te stuwen, verhoogd, zodat het drukverschil over het samenstel 16 groter wordt en de opslagcapaciteit van energie van het stelsel toeneemt.
Als de diepte van de eerste holtè 4 voldoende wordt vergroot zal de gasdruk, benodigd om de pekel in het kanaal 6 en het boorgat 7 naar het maaiveld omhoog te stuwen, even hoog worden als de gasdruk in de tweede holte 5. Het is dan mogelijk, door het uitspoelen van een verbinding in de zoutformatie 3 tussen de kanalen 12 en 14, het gas direct van de eerste holte 4 naar de tweede holte 5 te laten stromen en omgekeerd. Een dergelijk stelsel wordt getoond in EP-B 0247690 (US-A 4808029). In dit stelsel kan echter geen gebruik worden gemaakt van de mogelijkheid om energie op te slaan door de samenstellen 16 en 17, tesamen met hun gasopslagsystemèn 18 en 19.
Als de diepte van de eerste holte 4 nog verder wordt vergroot, stijgt de gasdruk, benodigd om de pekel in het kanaal 6 en het boorgat 7 naar het maaiveld 1 omhoog te stuwen, tot boven de gasdruk in de tweede holte 5. Hierdoor wordt het mogelijk de hogedruk zijde van het samenstel 17 aan te sluiten op het kanaal 12,13, waarbij de eerste holte 4 de taak overneemt van het gasopslagsysteem 19. Dit is aangegeven in fig. 3, die een gewijzigde uitvoeringsvorm toont van een deel van het in fig. 2 getoonde stelsel.
Fig. 4 toont dezelfde details van het stelsel van fig. 2 als fig. 3, behalve dat het samenstel 16, tesamen met zijn gasopslagsysteem 18, is verplaatst naar de lagedruk-zijde van het samenstel 17.
Fig. 5 toont dezelfde details van het stelsel als fig. 3, behalve dat de lagedruk-zijde van het samenstel 16 is aangesloten op het kanaal 14,15, waarbij de tweede holte 5 de taak overneemt van het gasopslagsysteem 18, zodat het samenstel 16 kan worden samengevoegd met het samenstel 17 tot een gecombineerd groter samenstel 20. Bij deze uitvoeringsvorm van het stelsel ontstaat een gesloten gas/pekel-circuit van constant volume waarin de drukken zullen variëren.
Fig. 6 toont het stelsel van fig. 5, maar nu worden druk-fluctuaties in het stelsel geëlimineerd door tijdens de expansiefase van het gas een deel van de pekel, bij voorkeur aan de lagedruk-zijde van de pomp/turbine 3, in een bovengronds pekelreservoir 21 te laten stromen en tijdens de compressiefase deze hoeveelheid pekel weer aan het stelsel toe te voeren. Hiertoe kan een pomp of pomp/turbine 22 worden gebruikt. In het geval van een pomp/turbine kan deze worden gekoppeld aan een motor/generator, waardoor extra energie in het stelsel kan worden opgeslagen en eruit kan worden teruggewonnen.
Bijkomende voordelen van deze uitvoeringsvorm van het stelsel zijn dat de koeler(s) 11 geheel of gedeeltelijk kunnen worden vervangen door natuurlijke koeling in het pekelreservoir 21. Bij te grote afkoeling in dit reservoir 21 kan een isolerende laag van vast en/of vloeibaar materiaal op de pekel worden aangebracht. Tevens wordt de pekel in dit reservoir 21 tijdens iedere cyclus gedeeltelijk ontgast.
Omdat het pekelreservoir 21 een deel van de opslagtaak van de eerste holte 4 op zich neemt, dient de tweede holte 5 groter te worden uitgespoeld dan de eerste holte 4, of zijn twee ondiepe zoutholten nodig.
Ook in de gevallen welke zijn geschetst in de figuren 3-6 geldt dat de pomp/terugstroomsnelheden alsmede de com-pressie/expansiesnelheden van de diverse samenstellen zodanig op elkaar dienen te zijn afgesteld dat de gewenste drukken in het stelsel worden gehandhaafd.
Wanneer meerdere holtenparen (4,5) bij elkaar worden geplaatst, kunnen hun respectievelijke samenstellen 10, 16, 17, 20 en/of 22, hun gasopslagsystemen 18 en/of 19, als mede hun pekelreservoirs 21 worden samengevoegd tot grotere eenheden, hetgeen kostenbesparend werkt.
Als de turbine van het samenstel 10 onverhoopt te lang zou doordraaien, zou gasdoorslag vanuit de tweede holte 5 naar dit samenstel 10 kunnen optreden. Om dit te voorkomen dient het pekelvolume groter te zijn dan het gezamenlijke volume van de eerste holte 4, de kanalen 6 en 8 en de boorgaten 7 en 9. Pekel zal dan opstijgen in het kanaal 12 en het boorgat 13, waardoor de turbine van het samenstel 10 vanzelf tot stilstand komt.
Indien het zou'tvoorkomen 3 voldoende dik is verdient de uitvoeringsvorm van fig. 6 de voorkeur, omdat daar in plaats van de gascompressie/expansie-installaties 16,17 . met hun gasopslagsystemen 18,19 slechts een pekelreser-voir 21 van beperkte omvang aan het maaiveld 1, alsmede een pomp of pomp/turbine 22 is benodigd. Bovendien vermindert of verdwijnt de . kunstmatige koeling en wordt de pekel automatisch van opgelost gas ontdaan.
De werking van de in figuren 4-6 geschetste uitvoeringsvormen zal worden toegelicht aan de hand van een berekening.
De maximaal toelaatbare temperatuur in ondergrondse zout-holten bedraagt ongeveer 343 K (70 °C). Bij hogere temperaturen gaan zoutholten ontoelaatbaar snel krimpen. Anderzijds mag de temperatuur van het gas niet te laag worden, omdat anders bevriezing van de aanwezige waterdamp zou kunnen optreden, hetgeen verstoppingen en schade aan de expansie-installaties zou kunnen veroorzaken. Dit beperkt de temperatuurdaling t.g.v. gasexpansie tot ongeveer 60 °C. Dit betekent dat, bij adiabatische expansie van b.v. lucht, de drukverhouding maximaal ongeveer 2 kan bedragen: — Γ fP9\ï=il /PJ\ 0,286 P9 AT -Ti K J -> 60 = 343[l - (pij J ^ 0,5.
Met een diepte van de bovenste holte 5 van D^ m, een toe-· laatbare drukgradient vanuit deze holte naar het maaiveld 1 van 0,018 MPa/m en een gradiënt van verzadigde pekel van 0,012 MPa/m is de gasdruk in de bovensjte holte 5 gelijk aan 0,018 Dj MPa en is de druk aan de perszijde van de pomp/turbine 10 gelijk aan ( 0,018 D j - 0,012 Dj ) = = 0,006 Dj MPa. Als de zuigdruk van de pomp 10 mag worden verwaarloosd is dit tevens de drukval over de pomp/turbine 10. Als de diepte van de onderste .holte 4 D2 mis, is de gasdruk erin gelijk aan 0,012 D2 MPa. De drukval over de compressie/expansie-machine 16 of 20 is dan gelijk aan (0.012 D2 - 0,018 Dj) MPa. Deze drukvallen worden kleiner als de drukgradient van het gas in rekening wordt gebracht.
Met een toelaatbare druksprong in het gascircuit van 2 geldt dat 0,012 D2/0,018 D1 ^ 2, zodat Dj 1/3 D^ Omdat de drukval in het gascircuit positief moet zijn, geldt tevens dat (0,012 D2 - 0,018 Dj) ^ 0, zodat Dj ^ 2/3 D2 Als de verplaatste hoeveelheid pekel tijdens een expansie- 3 fase V m bedraagt en de gasdruk aan de hogedruk-zijde moet constant blijven, verplaatst de expansie-machine 17 hetzelfde volume aan gas. Bij een druksprong van 2 neemt 3 A 3 ó 0 3 het verplaatste gasvolume toe tot 2 $ J υ -t V =1,65 V m .
Hierbij zijn effecten van supercompressibiliteit verwaarloosd. Omdat in de holte 5 slechts ruimte wordt geschapen 3 3 voor V m gas, zal 0,65 V m lagedruk-gas van 283 K (na verwarming) verder geëxpandeerd moeten worden door de ex- 3 pansie-machine 16. Bij pekelaftap zal 1:,:65 V m pekel door 3 de turbine van het samenstel 10, en 0,65 V m pekel via de turbine van het samenstel 22 of direct naar het pekelre-servoir 21 stromen.
Bij een gesloten stelsel van constant volume, zoals geschetst in fig. 5, zullen de gasdrukken en temperaturen in de holten veranderen, afhankelijk van de snelheden van de turbine 10 en de expansie-machine 20. De drukval in het gas blijft echter constant: (0,012 D2 - 0,018 Dj) MPa. De drukken in de pekel aan weerszijden van de pomp/turbine 10 veranderen eveneens.
Claims (15)
1. Stelsel voor ondergrondse opslag van energie, omvattende twee in een ondergrondse zoutformatie (3) door water uitgespoelde zoutholten (4,5), waarvan de onderzijden met elkaar zijn verbonden door een eerste 5 kanaal (6,7,8,9), dat met pekel is gevuld, en waarvan de bovenzijden zijn verbonden met het maaiveld (1) door een tweede respectievelijk een derde kanaal (12,13; 14, 15), uit welke zoutholten (4,5) een deel van de pekel ... is verwijderd door het invoeren van gas Q.nder hoge druk } via het tweede kanaal (12,13) en het derde kanaal (14,15), in welk eerste kanaal (6,7,8,9) een pomp/tur-bine (10) is opgenomen om pekel te verpompen van de eerste holte <4) via het eerste kanaal (6,7,8,9) naar de tweede holte (5) wanneer electrische energie wordt toege-5 voerd en, anderzijds, om electrische energie te produceren door het terugstromen van pekel van de tweede holte (5) via het eerste kanaal (6,7,8,9)naar.de eerste holte (4), welke pomp/turbine (10) aan het maaiveld (1) is opgesteld en door middel van twee takken (6,7;8,9) van D het eerste kanaal (6,7,8,9) is verbonden met de onderzijden van de beide zoutholten (4,5), op welk eerste kanaal (6,7,8,9) een of meer koelers (11) zijn aangesloten aan het maaiveld (1), welke dienen om een deel van de pekel te koelen, waarbij de gasdruk in de tweede holte (5), ver-5 minderd met de hydrostatische druk van de pekelkolom in de tak (8,9) van het eerste kanaal (6,7,8,9), hoger is dan de gasdruk in de eerste holte (4), verminderd met de hydrostatische druk van de pekelkolom in de tak (6,7) van het eerste kanaal (6,7,8,9), terwijl de gasdruk in j de eerste holte (4) zodanig is_gekozen·dat de pekel erin, via de tak (6,7) van het eerste kanaal (6,7,8,9) naar het maaiveld’ (1) wordt omhooggestuwd, en de gasdruk in de tweede holte (5) zodanig is gekozen dat geen scheur- of spleet vorming door gasdruk vanuit deze tweede.holte (5) naar het maaiveld (1) kan optreden, terwijl de bovenste gedeelten van de twee takken (6,7;8,9) van het eerste kanaal (6,7,8,9) en de bovenste gedeelten van het tweede en het derde kanaal (12,13 ; 14,15) bestaan uit verhuisde boorgaten (7,9,13,15) door de bovenliggende formaties (2), die tot een zodanige diepte in de zoutfor-matie (3) reiken, dat geen scheur- of spleetvorming door pekel of gasdruk naar het maaiveld (1) kan optreden vanuit de zoutformatie (3), terwijl het tweede en het derde kanaal (12,13;14,15) zijn aangesloten op samenstellen (16,17), elk bestaande uit een of meer com-pressie/expansie-eenheden en een of meer motor/genera-tor-eenheden, welke samenstellen (16,17) zijn opgesteld aan het maaiveld (1), waarbij het samenstel (16) gas comprimeert en pompt vanuit een gasopslagsysteem (18) via het tweede kanaal (12,13) naar het bovenste gedeelte van de eerste holte (.4) wanneer electrische energie wordt toegevoerd en, anderzijds, electrische energie produceert door het terugstromen en expanderen van gas vanuit het bovenste gedeelte van de eerste holte (4) via het tweede kanaal (12,13) naar het gasopslagsysteem (18) , terwijl het samenstel (17) gas comprimeert en pompt vanuit het bovenste gedeelte van de tweede holte (5) via het derde kanaal (14,15) naar een gasopslagsysteem (19) wanneer electrische energie wordt toegevoerd en, anderzijds, electrische energie produceert door het terugstromen en expanderen van gas vanuit het gasopslagsysteem (19) via het derde kanaal (14,15) naar het bovenste gedeelte van de tweede holte (5) , waarbij alle kanalen zodanig wijd zijn gekozen dat de wrijvingsweer-stand van stromend pekel en gas klein is, terwijl de pomp- en terugstroomsnelheid van het samenstel (10) en de compressie- en expansiesnelheden van de samenstellen (16,17) zodanig zijn afgesteld dat de gewenste drukken in het stelsel worden gehandhaafd.
2. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de eerste holte (4) op een grotere diepte is gelegen dan de tweede holte (5).
3. Stelsel volgens conclusie 2 , met het kenmerk dat de gasdruk in het tweede kanaal (12,13) aan het maaiveld (1) hoger is dan de gasdruk in het derde kanaal (14,15), waarbij de hogedruk-zijde van het samenstel (17) is verbonden met het tweede kanaal (12,13), waardoor het gasopslagsysteem (19) deel uitmaakt van het gasvoerende deel van de eerste holte (4), welk samenstel (17) gas comprimeert en verpompt vanuit de tweede holte (5) via het derde kanaal (14,15) en het tweede kanaal (12,13) naar de eerste holte (4) wanneer electrische energie wordt toegevoerd en, anderzijds, electrische energie produceert door het terugstromen en expanderen van gas vanuit de eerste holte (4) via het tweede kanaal (12,13) en het derde kanaal (14,15) naar de tweede holte (5) (Fig. 3).
4. Stelsel volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het samenstel (16), tesamen met zijn gasopslagsysteem (18), is verplaatst naar de lagedruk—zijde van het samenstel (17) (Fig. 4).
5. Stelsel volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de lagedruk zijde van het samenstel (16) is verbonden met het derde kanaal (14,15), waardoor het gasopslagsysteem i (18) deel uitmaakt van het gasvoerende deel van de tweede holte (5), terwijl het samenstel (16) is samengevoegd met het samenstel (17) tot een gecombineerd samenstel (20) (Fig. 5).
6. Stelsel volgens conclusies 1-4, met het kenmerk dat het gasopslagsysteem (18) wordt gevormd door de atmosfeer of dooT een transportleiding voor aardgas.
7. Stelsel volgens conclusie 5, met het kenmerk dat, het eerste kanaal (6,7,8,9), bij voorkeur aan de lagedrukri zijde van het samenstel (10), is verbonden met een bovengronds pekelreservoir (21) om tijdens expansie/compressie cycli van het gas een deel. van de pekel van dit,eerste kanaal (6,7,8,9) naar dit pekelreservoir (21) en weer terug te transporteren, onder gebruikmaking van een samenstel (22) bestaande uit een pomp/turbine gekoppeld aan een mo-tor/generator (Fig. 6).
8. Stelsel volgens conclusie 7, met het kenmerk dat het turbine-generator deel van het samenstel (22) wordt vervangen door een of meer regelbare kleppen of andere voorzieningen om de snelheid van de pekelstroom naar het pekelreservoir (21) te regelen.
9. Stelsel volgens conclusies 7 en 8, met het kenmerk dat de koelers (11) geheel of gedeeltelijk worden gevormd door het pekelreservoir (21).
10. Stelsel volgens conclusie 9, met het kenmerk dat op het pekelreservoir (21) een isolerende laag van vast en/of vloeibaar materiaal is aangebracht.
11. Stelsel volgens conclusies 7-10, met het kenmerk dat de tweede holte (5) een groter volume heeft dan de eerste holte (4).
12. Stelsel volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de tweede holte (5) is gesplitst in twee kleinere holten in de zoutformatie (3).
13. Stelsel volgens conclusies 1-12, met het kenmerk dat het volume van de pekel groter is dan het gezamenlijke volume van de eerste holte (4) en het eerste kanaal (6,7,8,9).
14. Stelsel volgens conclusies 1-13, met het kenmerk dat de compressoren van de samenstellen (16) en/of (17) en/of (20) zijn gebruikt om het bovenste gedeelte van beide holten (4,5) voor de eerste keer met hogedruk gas te vullen en van tijd tot tijd bij te vullen, zonodig bijgestaan door een of meer compressoren van lager drukbereik.
15. Stelsel volgens conclusies 1-14, met het kenmerk dat meerdere van deze holtenparen (4,5) in een ondergrondse zoutformatie (3) aanwezig zijn, waarbij hun respectievelijke samenstellen (10,16,17,20,22), hun gasopslagsystemen (18,19) en/of pekelreservoirs (21) geheel of gedeeltelijk zijn samengevoegd tot grotere eenheden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9101618A NL9101618A (nl) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. |
PCT/EP1992/002193 WO1993006367A1 (en) | 1991-09-25 | 1992-09-23 | A system for subterranean storage of energy |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL9101618A NL9101618A (nl) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. |
NL9101618 | 1991-09-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL9101618A true NL9101618A (nl) | 1993-04-16 |
Family
ID=19859743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL9101618A NL9101618A (nl) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL9101618A (nl) |
WO (1) | WO1993006367A1 (nl) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112424482A (zh) * | 2018-05-16 | 2021-02-26 | 绿意能源股份公司 | 用于气体的压缩、膨胀和/或存储的方法、系统和设备 |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19513817B4 (de) * | 1995-04-12 | 2004-12-09 | Etc Energietechnik Und Chemie Gmbh & Co. Kg | Pumpspeicherwerk |
GB2301633B (en) * | 1995-06-01 | 1998-10-28 | Gordon Cross | Electric power generation |
SK279395B6 (sk) * | 1995-06-23 | 1998-11-04 | Fridrich Zeman | Jednotný energetický blok |
FR2756325B1 (fr) * | 1996-11-12 | 2001-11-23 | B M D Barili Martino Dev | Procede et dispositif de production d'energie electrique a partir d'une energie renouvelable |
DE102006003982B4 (de) * | 2006-01-27 | 2014-06-12 | Wolfgang, Dr. Oest | Verfahren zum Speichern elektrischer Energie, insbesondere von durch Windkraftanlagen erzeugter elektrischer Energie, und Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie |
EP2158389A4 (en) | 2007-05-09 | 2016-03-23 | Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne Epfl | ENERGY STORAGE SYSTEMS |
FR2945326B1 (fr) | 2009-05-07 | 2011-04-29 | Ecoren | Procede et equipement de stockage d'energie mecanique par compression et detente quasi-isotherme d'un gaz |
US8454321B2 (en) | 2009-05-22 | 2013-06-04 | General Compression, Inc. | Methods and devices for optimizing heat transfer within a compression and/or expansion device |
CA2762980A1 (en) | 2009-05-22 | 2010-11-25 | General Compression Inc. | Compressor and/or expander device |
US8146354B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-04-03 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
US8196395B2 (en) | 2009-06-29 | 2012-06-12 | Lightsail Energy, Inc. | Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange |
AU2010336383B2 (en) | 2009-12-24 | 2015-05-28 | General Compression Inc. | Methods and devices for optimizing heat transfer within a compression and/or expansion device |
CA2805220A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-09 | Bright Energy Storage Technologies, Llp | Rotary compressor-expander systems and associated methods of use and manufacture |
US8997475B2 (en) | 2011-01-10 | 2015-04-07 | General Compression, Inc. | Compressor and expander device with pressure vessel divider baffle and piston |
US8572959B2 (en) | 2011-01-13 | 2013-11-05 | General Compression, Inc. | Systems, methods and devices for the management of heat removal within a compression and/or expansion device or system |
EP2663758A1 (en) | 2011-01-14 | 2013-11-20 | General Compression Inc. | Compressed gas storage and recovery system and method of operation systems |
DE102011106040A1 (de) * | 2011-06-25 | 2012-12-27 | Armin Dadgar | Pumpspeicherkraftwerk |
PL2773866T3 (pl) | 2011-11-05 | 2019-07-31 | Erneo Energiespeichersysteme Gmbh | Urządzenie i sposób magazynowania energii |
DE102012023539A1 (de) * | 2012-11-24 | 2014-05-28 | Armin Dadgar | Energiespeicherkraftwerk |
SG11201600925RA (en) * | 2013-08-14 | 2016-03-30 | Aslam Jaweed | Road traffic deceleration zone electric power generating system |
CN103821661B (zh) * | 2014-02-27 | 2017-01-11 | 华北电力大学 | 基于气体增压技术的抽水蓄能系统 |
DE102015002654B4 (de) | 2014-05-30 | 2017-04-27 | Sebastian Bühler | Verfahren und Vorrichtuung zur Speicherung eines Energieträgermediums |
GB2532744A (en) * | 2014-11-25 | 2016-06-01 | Schlumberger Holdings | Storage systems for storing and extracting energy |
DE112016006708A5 (de) * | 2016-04-08 | 2018-12-27 | Udo Dittmer | Schwarzstartfähige Stromspeicherung auf der Basis von Druckluft und Wasser |
CN109899217B (zh) * | 2019-03-21 | 2021-03-19 | 国核电力规划设计研究院有限公司 | 水气复合蓄能发电系统及方法 |
DE102020112724A1 (de) * | 2020-05-11 | 2021-11-11 | Johann Tauscher | System zur Energiespeicherung und -rückgewinnung |
SE2050942A1 (en) * | 2020-08-10 | 2022-02-11 | Hetes Energy Ab | Arrangement for storing energy |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3939356A (en) * | 1974-07-24 | 1976-02-17 | General Public Utilities Corporation | Hydro-air storage electrical generation system |
GB2001395B (en) * | 1977-07-25 | 1982-04-07 | Norton J | System for generating electrical energy utilizing combined water power and combustible fuel sources |
DE2900122A1 (de) * | 1978-01-06 | 1979-07-26 | Motor Columbus Ing | Gleichdruck-luftspeicherkraftwerk |
EP0098334A1 (en) * | 1982-07-14 | 1984-01-18 | B.V. Neratoom | A method of using stored mechanical energy |
ATE44402T1 (de) * | 1985-02-15 | 1989-07-15 | Shell Int Research | Speichern und zurueckgewinnen von energie. |
NL8601342A (nl) * | 1986-05-26 | 1987-12-16 | Ir Arnold Willem Josephus Grup | Stelsel voor ondergrondse energie-opslag. |
-
1991
- 1991-09-25 NL NL9101618A patent/NL9101618A/nl not_active Application Discontinuation
-
1992
- 1992-09-23 WO PCT/EP1992/002193 patent/WO1993006367A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112424482A (zh) * | 2018-05-16 | 2021-02-26 | 绿意能源股份公司 | 用于气体的压缩、膨胀和/或存储的方法、系统和设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1993006367A1 (en) | 1993-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL9101618A (nl) | Stelsel voor ondergrondse opslag van energie. | |
US4691524A (en) | Energy storage and recovery | |
EP0196690A1 (en) | Energy storage and recovery | |
CN104040165B (zh) | 用于能量存储的装置和方法 | |
CN103452612B (zh) | 一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统 | |
US7952219B2 (en) | Hydroelectric pumped-storage | |
US8215104B2 (en) | Energy from subterranean reservoir fluid | |
US7604064B2 (en) | Multi-stage, multi-phase unitized linear liquid entrained-phase transfer apparatus | |
US8833070B2 (en) | Low-drag hydro-pneumatic power cylinder and system | |
JP2014515339A (ja) | 流体を貯蔵および送出するためのデバイスならびにかかるデバイス内に収容された圧縮ガスを貯蔵および送出するための方法 | |
CN103518050A (zh) | 压缩气体储存和回收系统及其操作方法 | |
JP6605348B2 (ja) | 圧縮空気貯蔵発電装置 | |
JP2009138684A (ja) | ランキンサイクル装置 | |
US10711653B2 (en) | Process and system for extracting useful work or electricity from thermal sources | |
EP0191516A1 (en) | Energy storage and recovery | |
CN203420754U (zh) | 一种以二氧化碳为工质的压缩气体储能系统 | |
CA2466467C (en) | Hydraulic multiphase pump | |
US4235289A (en) | Method for producing carbon dioxide from subterranean formations | |
US4377208A (en) | Recovery of natural gas from deep brines | |
CN112424482B (zh) | 用于气体的压缩、膨胀和/或存储的方法、系统和设备 | |
EP4179195A1 (en) | Power generation system and method | |
CN108060912A (zh) | 一种用于天然气开采的排水采气装置 | |
US20040091363A1 (en) | Hydraulic multiphase pump | |
US11719260B2 (en) | Multi-fluid management with inside out fluid systems | |
WO2004079194A2 (fr) | Pompe hydraulique et installation hydraulique comportant une telle pompe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BV | The patent application has lapsed |