Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Orkumál
Náttúruvísindi og verkfræði Verkfræði og tækni

Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum?

Egill B. Hreinsson

Spurningin tengist þeirri staðreynd að nýta verður rafmagn í raforkukerfinu á sama augnabliki og það er framleitt í virkjunum. Ekki er til nein hagkvæm aðferð til að geyma rafmagn (raforku) í neinum teljandi mæli nema með verulegum kostnaði. Dæmi um slíkt eru að sjálfsögðu rafhlöður, en geymslan takmarkast af stærð, það er að segja af mögulegu orkuinnhaldi rafhlaðanna.


Vindrafstöðvar í Bandaríkjunum.

Í staðinn er notuð hér á landi mun hagkvæmari aðferð við orkugeymslu, það er að geyma orku í uppistöðulónum, áður en orku vatnsins er umbreytt í raforku, þegar þess er þörf. Í öðrum löndum er notaðar dælustöðvar þar sem vatni er til dæmis dælt upp í uppistöðulón á nóttunni með rafhreyflum þegar hagkvæmt er að framleiða rafmagn, til dæmis í kjarnorkuverum.

Orkan er síðan geymd í uppistöðulóninu til næstu daga og gripið til hennar þegar orkueftirspurn er sem mest, svo sem klukkan 6 að kvöldi þegar margir eru við eldamennsku. Þá er vatninu hleypt til baka gegnum hverfla og framleidd úr því lítið eitt minni raforka en notuð var til dælinguna upp í lónið. Mismunurinn er orkutöp vegna dælingarinnar.

Til eru ýmsar aðrar óhefðbundnar aðferðir við orkugeymslu sem eru annaðhvort á tilraunastigi eða taldar of dýrar og óhagkvæmar fyrir almenn not. Nefna má þrýstiloft í neðanjarðarhellum, kasthjól, ofurleiðandi rafstraum í slaufu og efnarafala.

Sem dæmi um efnarafala má nefna framleiðslu vetnis með rafmagni, geymslu vetnis og síðan umbreytingu vetnis aftur yfir í rafmagn. Gallinn við slíka geymslu er að um 30% orkunnar tapast nú við umbreytingu í vetni (70% nýtni) og um 30% af því sem eftir er tapast aftur við umbreytingu til baka í rafmagn. Þannig tapast um helmingur orkunnar við þennan feril í heild sinni, sem verður að telja allt of mikið, en búast má við tækniþróun á þessu sviði á næstu árum.

Uppistöðulón.

Fyrrgreindar aðferðir má kalla hátæknilegar og eru yfirleitt mun dýrari en hin tæknilega einfalda, klassíska lausn að „geyma vatn hátt uppi á fjalli og láta það síðan renna niður brekku og snúa hjóli,“ en slíkt gerist með um 80-90% nýtni. Uppistöðulón eru því í dag langhagkvæmasti kosturinn við geymslu orku í raforkukerfi.

Framleiðsla og dreifing raforku verður væntanlega markaðsvædd hér á landi á næstu árum og samkeppni eykst um leið. Á sama tíma þróast tækni vindrafstöðva hröðum skrefum. Allt getur þetta leitt til þess að dreifð framleiðsla orku með „litlum“ vindrafstöðvum breiðist út. Þær gætu verið í eigu margra aðila en mundu tengjast heildarkerfinu.

Þá mundu vindrafstöðvarnar framleiða og selja „inn á kerfið“ og geta sparað vatn í miðlunum kerfisins (uppistöðulónum), þegar vindurinn blæs. Í staðinn þyrfti að hleypa úr þessum lónum tiltölulega meira þegar enginn vindur blæs. Þannig gætu uppistöðulón verkað sem orkugeymar fyrir vindrafstöðvar og haldist í hendur við þær í samtengdu kerfi og gert þær samkeppnishæfari. Slíkt mundi væntanlega kalla á meira af slíkum uppistöðulónum og aukningu á rými í þeim.

Frekara lesefni af Vísindavefnum:

Myndir:

Upphafleg spurning var:
Undirritaður hefur mikinn áhuga á hagnýtingu vindorku til rafmagnsframleiðslu. Helst vildi ég setja litla vindrafstöð út í garð hjá mér í tilraunaskyni; nægur er vindurinn! Því er spurt: Er til einhver góð aðferð til að geyma orku sem þannig gæti safnast og nýta hana síðar til dæmis til kyndingar, ís- eða snjóbræðslu eða jafnvel lýsingar og svo framvegis? Hvernig telduð þið heppilegast að nýta fyrir heimili þá orku sem þannig fengist?

Höfundur

Egill B. Hreinsson

prófessor í rafmagnsverkfræði við HÍ

Útgáfudagur

9.3.2000

Spyrjandi

Jónas Guðmundsson

Efnisorð

Tilvísun

Egill B. Hreinsson. „Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum?“ Vísindavefurinn, 9. mars 2000. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=203.

Egill B. Hreinsson. (2000, 9. mars). Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=203

Egill B. Hreinsson. „Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum?“ Vísindavefurinn. 9. mar. 2000. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=203>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig er hægt að geyma og nýta orku frá vindrafstöðvum?
Spurningin tengist þeirri staðreynd að nýta verður rafmagn í raforkukerfinu á sama augnabliki og það er framleitt í virkjunum. Ekki er til nein hagkvæm aðferð til að geyma rafmagn (raforku) í neinum teljandi mæli nema með verulegum kostnaði. Dæmi um slíkt eru að sjálfsögðu rafhlöður, en geymslan takmarkast af stærð, það er að segja af mögulegu orkuinnhaldi rafhlaðanna.


Vindrafstöðvar í Bandaríkjunum.

Í staðinn er notuð hér á landi mun hagkvæmari aðferð við orkugeymslu, það er að geyma orku í uppistöðulónum, áður en orku vatnsins er umbreytt í raforku, þegar þess er þörf. Í öðrum löndum er notaðar dælustöðvar þar sem vatni er til dæmis dælt upp í uppistöðulón á nóttunni með rafhreyflum þegar hagkvæmt er að framleiða rafmagn, til dæmis í kjarnorkuverum.

Orkan er síðan geymd í uppistöðulóninu til næstu daga og gripið til hennar þegar orkueftirspurn er sem mest, svo sem klukkan 6 að kvöldi þegar margir eru við eldamennsku. Þá er vatninu hleypt til baka gegnum hverfla og framleidd úr því lítið eitt minni raforka en notuð var til dælinguna upp í lónið. Mismunurinn er orkutöp vegna dælingarinnar.

Til eru ýmsar aðrar óhefðbundnar aðferðir við orkugeymslu sem eru annaðhvort á tilraunastigi eða taldar of dýrar og óhagkvæmar fyrir almenn not. Nefna má þrýstiloft í neðanjarðarhellum, kasthjól, ofurleiðandi rafstraum í slaufu og efnarafala.

Sem dæmi um efnarafala má nefna framleiðslu vetnis með rafmagni, geymslu vetnis og síðan umbreytingu vetnis aftur yfir í rafmagn. Gallinn við slíka geymslu er að um 30% orkunnar tapast nú við umbreytingu í vetni (70% nýtni) og um 30% af því sem eftir er tapast aftur við umbreytingu til baka í rafmagn. Þannig tapast um helmingur orkunnar við þennan feril í heild sinni, sem verður að telja allt of mikið, en búast má við tækniþróun á þessu sviði á næstu árum.

Uppistöðulón.

Fyrrgreindar aðferðir má kalla hátæknilegar og eru yfirleitt mun dýrari en hin tæknilega einfalda, klassíska lausn að „geyma vatn hátt uppi á fjalli og láta það síðan renna niður brekku og snúa hjóli,“ en slíkt gerist með um 80-90% nýtni. Uppistöðulón eru því í dag langhagkvæmasti kosturinn við geymslu orku í raforkukerfi.

Framleiðsla og dreifing raforku verður væntanlega markaðsvædd hér á landi á næstu árum og samkeppni eykst um leið. Á sama tíma þróast tækni vindrafstöðva hröðum skrefum. Allt getur þetta leitt til þess að dreifð framleiðsla orku með „litlum“ vindrafstöðvum breiðist út. Þær gætu verið í eigu margra aðila en mundu tengjast heildarkerfinu.

Þá mundu vindrafstöðvarnar framleiða og selja „inn á kerfið“ og geta sparað vatn í miðlunum kerfisins (uppistöðulónum), þegar vindurinn blæs. Í staðinn þyrfti að hleypa úr þessum lónum tiltölulega meira þegar enginn vindur blæs. Þannig gætu uppistöðulón verkað sem orkugeymar fyrir vindrafstöðvar og haldist í hendur við þær í samtengdu kerfi og gert þær samkeppnishæfari. Slíkt mundi væntanlega kalla á meira af slíkum uppistöðulónum og aukningu á rými í þeim.

Frekara lesefni af Vísindavefnum:

Myndir:

Upphafleg spurning var:
Undirritaður hefur mikinn áhuga á hagnýtingu vindorku til rafmagnsframleiðslu. Helst vildi ég setja litla vindrafstöð út í garð hjá mér í tilraunaskyni; nægur er vindurinn! Því er spurt: Er til einhver góð aðferð til að geyma orku sem þannig gæti safnast og nýta hana síðar til dæmis til kyndingar, ís- eða snjóbræðslu eða jafnvel lýsingar og svo framvegis? Hvernig telduð þið heppilegast að nýta fyrir heimili þá orku sem þannig fengist?
...