スマートグリッド 電力バッファリング

何故に、エンジンの関係でスマートグリッドなのか   (流行に便乗ですが)
スマートグリッドとは ググってください。  
 しかし幾ら制御しても制御だけで電力網の安定化は計れる物では有りません。
そこで必ず必要になって来る物が電力バッファー(電力の一時的な蓄放電)です。
電動カーのバッテリーをこれに利用しようと言う構想もありますが、
そんなことをすると高価なバッテリーの寿命に大きな悪影響を与えてしまいます。

現在の所実用となっている物は揚水発電ぐらいで、その他はまだ実験段階と言うかコストが見合っていません。
後はガスタービンでの出力調整で賄っているのが現状でしょうが、エコブームで風力発電やら太陽電池など
非常に不安定な電力が電力網に入り込んでガスタービンだけでの調整で制御しきれなくなってくるので
予め変動を予測して石炭発電や原子力発電も含めて変動を少なくしようとしています。

が、天気予報は下駄と変わらぬ?精度しか有りませんから電力需要の予想もやはり下駄並となってしまいます。
そこで、原始的フィードバックを用いた電力バッファリングがどうしても必要となります。




圧縮空気熱機関は動力の可逆が可能なので、このようなことが出来るようになります。




A 太陽熱、工場排熱、地熱発電、ゴミ焼却、その他雑排熱-------熱源となります。

B 太陽電池、風力発電、波力潮力・・等 --------------------不安定電源となります。
(風力、水力はそのまま動力源ともなります)

C 電力網(送電線)------------------------------------安定電源となります。


D 圧縮空気熱機関+発電機------------------------------エネルギーの保存と各エネルギーの変換を行います。

ここで A+B±D=C   とすることでC=constant となります。


機能としては揚水力発電またはバッテリと同じことです。
が、水瓶が空っぽまたはバッテリーが空っぽの時はどうすることも出来なくなりますが
圧縮空気熱機関は燃料を使って発電が出来ます。

そして、エンジンですから急激な変動でも追従できます。(mS単位は追従できませんが、それぐらいはコンデンサーで許してください)

そして、圧縮空気熱機関はヒートポンプとしての作動も可能なので、給湯程度はヒートポンプ+低温排熱で十分に沸かせます。

そして、ヒートポンプは勿論冷暖房も出来るので、発電時は勿論、受電してエネルギーを蓄積するときでも無駄なエネルギーを生みません


この圧縮空気熱機関の燃料としてLNG(採掘量が多くCO2発生量が少ない)で、上手くすればディーゼル機関と同程度の熱効率が実現できると
分散発電でも発電所のコンバインド発電に負けない効率の発電と電源の安定化を実現出来るかも知れません。
※理論上ディーゼル機関以上の熱効率は実現出来るハズですし、工場排熱、ゴミ発電等との併用すれば火力発電所の総合効率以上となるでしょう
しかも、現在発展途上の燃料電池によるコジェネより低コストで長寿命は確実です。


上図は簡単な家庭用のシステム例で
A 余剰電力が発生したときは、発電機で圧縮空気熱機関を駆動して、圧力タンクに圧力としてエネルギーを蓄圧し、
その時発生する空気の圧縮熱で温水器を加熱します。

B 電力が不足したときは、圧力タンクに余剰圧力があれば圧力またはLPガスを燃料として発電します。

C 冷房が必要なときは圧力タンクの空気を膨張させて冷熱とし、圧力タンクの圧力が少なくなったときは、
圧縮空気機関を電気またはLPガスで駆動して圧縮空気を作ります。
このとき冷房用に費やされたエネルギーの一部は温水器の加熱エネルギーとして有効利用されます。

また温水器の加熱は大気熱よりヒートポンプでの加熱となり効率が良く、合わせて圧縮空気熱機関の排熱も利用できるため
かなりの熱量を利用することが出来ます。(温水で暖房もこなせます)

勿論このシステムで停電は無くなり、深夜電力の有効利用も計れます。
尚、LPガスは都市ガス相当の価格とします・・・勿論家庭から出るゴミを燃やして行うことも可能です。

余剰電力での圧力タンクの圧力は本ページ内のハイブリッドカーに急速充填して車を走らせることも可能です。

また、太陽電池でなくヘリオスタッで集めた太陽熱で圧縮空気熱機関を駆動して、
発電or冷暖房or湯沸かしorエネルギー貯蔵も可能です。

※温水器は太陽熱からの直接加熱でなく、ヒートポンプ加熱+排熱利用となるので、
普通の太陽熱温水器よりエネルギー利用効率は格段と向上します。

自然エネルギー利用として、風力、水力、地熱等このシステムに組み可能で安定電源化できます。
勿論送電線に繋がれて無くとも、無人島でも自立して稼働が可能です。









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