Chemické/termální systémy
Ačkoli skladování kapalného vodíku může zajistit vysoce výkonná a levná vozidla, bezpečnostní hlediska budou pravděpodobně bránit širokému využití.
○
Skladování kovových hydridů je srovnatelné s pokročilými bateriovými systémy, ale dostupnost vodíku a jeho cena jsou hlavními překážkami.
○
Termické skladování je průzkumný systém, který může být srovnatelný s pokročilými bateriovými vozidly; klíčovými problémy jsou však bezpečnost, způsoby tepelného dobíjení a vývoj Stirlingova motoru.
Druhou prezentaci o mechanismech skladování energie používaných pro dopravu přednesl profesor Robert McAlevy ze Stevensova technologického institutu. Na úvod poznamenal, že automobilová vozidla byla v posledních 60 letech poháněna téměř výhradně palivy pocházejícími z ropy. Nyní je však v důsledku nejistoty ohledně zahraničních zdrojů ropy a rychle rostoucích cen nutné vyvinout životaschopnou alternativu k vozidlům poháněným ropnými palivy.
Jednu z alternativ představuje třída vozidel, která využívá palubní zařízení pro ukládání energie obsahující energii získanou z jiných než ropných zdrojů. Příkladem takových vozidel jsou elektromobily, vozidla na vodíkové palivo a vozidla na setrvačník. Pro hodnocení těchto alternativních vozidel byl vyvinut a úspěšně použit jednoduchý analytický model.
Model umožňuje pomocí lineárních algebraických rovnic vztahovat celkovou hmotnost a spotřebu energie vozidla k jeho součástem a výkonovým charakteristikám. Tyto rovnice byly použity k projekci hmotnosti a spotřeby energie alternativních vozidel do budoucích časových rámců a také k předpovědi vlivu přidání setrvačníku s převodovkou na celkovou hmotnost a spotřebu energie vozidla. Výsledky modelu mohou poskytnout racionální základ pro investice do výzkumu a vývoje a další politické analýzy související s rozvojem alternativních vozidel.
Dr. Ronald Smelt, bývalý hlavní vědecký pracovník společnosti Lockheed Aircraft Co. diskutoval o dopadu energetické krize na automobilový průmysl z pohledu výrobce automobilů. V kontextu mezinárodní nabídky a poptávky po automobilech se důležitou otázkou při posuzování pronikání elektromobilů na trh stává, které země přejdou od ropy k alternativním zdrojům energie jako první. Druhou otázkou je, která alternativní paliva budou použita.
Při úvahách na základě minulých zkušeností dospěl Dr. Smelt k závěru, že nejprve musí existovat silná potřeba (např. nedostatek ropy). Za druhé, země musí mít schopnost danou technologii vyrábět a používat. Zatřetí, obyvatelé země nesmí cestovat na velké vzdálenosti.
Členové panelu se v diskusi, která následovala po prezentaci Dr. Smelta, shodli, že jeho přístup byl užitečný pro určení parametrů, které je třeba vzít v úvahu při posuzování pronikání na trh. Dr. Smelt poznamenal, že modeláři mají tendenci zaměřovat svou pozornost na Spojené státy. Spojené státy však budou s největší pravděpodobností poslední zemí, která přejde na široké využívání elektrických vozidel, a to vzhledem k možnostem, které nabízejí syntetická paliva získávaná z uhlí, břidlic a biomasy.
Dr. Joseph Asbury z Argonne National Laboratory poté přednesl prezentaci o mechanismech skladování energie pro budovy. Nedávná práce skupiny pro hodnocení akumulace energie v Argonne se zaměřila na hodnocení technologií elektrického akumulačního vytápění a chlazení, včetně elektrického akumulačního vytápění, bivalentního systému vytápění (např. olej, elektřina), elektrických tepelných čerpadel a solárních systémů. Celkové náklady na poskytování služeb vytápění a chlazení prostor pomocí systémů skladování tepelné energie byly porovnávány s náklady na poskytování těchto služeb pomocí konkurenčních technologií.
Při vědomí, že elektrická energie není oceňována podle skutečných mezních nákladů, vypracovala společnost Argonne metodu výpočtu nákladů na elektrickou energii za účelem stanovení celkových nákladů na služby. Při řešení tohoto problému v rámci případové studie byl k odhadu nákladů na dodávky elektrické energie v oblastech poskytování služeb po celé zemi použit model SIMSTOR společnosti Argonne pro alokaci nákladů. Analýza dvou oblastí služeb (severovýchodní oblast zásobovaná elektrárenskou společností, jejíž špičkové zatížení nastává v zimním topném období, a středoatlantická oblast zásobovaná společností s letním provozem) ukázala, že akumulační a bivalentní systémy jsou nejefektivnějšími technologiemi v oblasti služeb se zimním provozem a tepelné čerpadlo v kombinaci s akumulací je nejlevnější technologií v oblasti služeb zásobované společností s letním provozem (viz obr. MA.1 a MA. 2). Náklady na dodávku energie zahrnují náklady na služby a dvojí palivo. Pro konzistentní ocenění jednotek kapitálu na obou stranách elektroměru jsou anualizované náklady zákazníka vypočteny na základě stejné míry návratnosti kapitálu, jaká se používá pro energetickou společnost.
Ukázka MA.1. Roční náklady pro různé technologie vytápění a chlazení-zimní špičková servisní oblast (náklady utility na obou stranách měřidla)
Výkaz MA. 2. Annualized Cost of Different Heating and Cooling Technologies-Summer-Peaking Service Area (Utility Costs on Both Sides of Meter)
Dr. Asbury také krátce pohovořil o práci Argonne na sezónním skladování pro stoprocentní vytápění budov a dostupnosti solární energie pro vytápění prostor.
Dr. Heinz Pfeiffer z Pennsylvania Power and Light Company představil svůj příspěvek hodnotící systémy skladování energie pro elektrické podniky. Poznamenal, že odvětví elektroenergetiky představuje velký potenciální trh pro vhodné pokročilé systémy skladování. Takové systémy, vhodně dimenzované pro denní nebo týdenní cykly skladování, by mohly být alternativou k primárním výrobním jednotkám pro špičkové nebo přechodné režimy výroby. Instalace mohou být proveditelné v centrálních výrobnách nebo v případě rozptýlených jednotek pro umístění v přenosových a distribučních sítích nebo u zákazníka. Celkově lze říci, že pokud se podaří vyvinout a předvést vhodné technologie skladování, mohlo by být skladovacími systémy nahrazeno až 10 % instalovaných primárních výrobních zařízení potřebných pro elektrické podniky v období 1985-95.
Potenciálně zajímavé skladovací kapacity se budou pohybovat od 15 MW pro rozptýlené instalace v rozvodnách až po několik tisíc MW pro velká umístění v centrálních stanicích. Jednotky budou potřebovat dobu skladování od 2 hodin do 2 dnů a budou muset pracovat při poměru doby nabíjení a vybíjení od 0,2 do 2,4. Takto široký rozsah provozních parametrů poskytne velký prostor pro technologické inovace.
Mnohem menší prostor však může být k dispozici při zohlednění provozních parametrů. Koncepty úložných zařízení nebudou pravděpodobně vážně zvažovány, pokud požadavky na budoucí příjmy k pokrytí jejich nákladů nebudou nižší než požadavky na poskytování srovnatelných služeb z primárních výrobních zařízení. V rozsahu, v jakém jsou celkové úspory vyplývající ze snížení nákladů na palivo doprovázeny vyššími počátečními kapitálovými investicemi, je pravděpodobné, že pro příznivé zvažování systémů skladování bude zapotřebí podstatně více než výhoda rentability nákladů, a to z důvodu problémů s pořízením kapitálu pro veřejné služby.
Potenciální přínosy systémů skladování pro veřejné služby jsou dostatečně velké, aby si zasloužily program výzkumu a vývoje zaměřený na vyjasnění některých provozních nejasností týkajících se jejich použití. Takový program by měl zahrnovat:
○
Vytvoření kvantitativních modelů účinků a přínosů úrovně skladovacích kapacit na spolehlivost služeb a optimální skladbu výrobních zdrojů a rezerv. Tyto modely by měly zahrnovat podrobné prognózy poptávky pro období po roce 1990 a odrážet pravděpodobné změny v charakteristikách zatížení veřejných služeb.
○
Vypracování přínosů rozptýleného skladování v závislosti na geografických charakteristikách, využití území a poptávce veřejných služeb. Tato studie by měla být spíše regionální než průměrná celostátní.
○
Zjištění možných interakcí mezi skladováním, řízením zatížení a silnějšími subjekty mezi oblastmi s různými charakteristikami zatížení.
○
Vztahování rozptýleného skladování k rozptýlené výrobě a celkovým energetickým systémům.
Souběžně s těmito studiemi je třeba podporovat výzkum a vývoj slibných koncepcí skladování, aby byla zajištěna včasná dostupnost možností skladování pro veřejné služby s širokou škálou provozních charakteristik.
Dr. Charles Johnson z Marylandské univerzity pak přednesl svůj příspěvek o stanovení priorit výzkumných projektů, což představuje obtížný problém pro vládní a podnikové plánovače. Extrémní nejistota a značné požadavky na informace ztěžují použití tradičních optimalizačních a portfoliových přístupů při výběru souboru projektů. Na Marylandské univerzitě byla vyvinuta a aplikována technika stanovení priorit na vzorový problém v oblasti výzkumu skladování energie.
Nejprve byla vytvořena hierarchická struktura sestávající z celkového cíle a několika uspořádaných dílčích cílů. Na všech úrovních hierarchie je každá dvojice položek porovnávána s položkou, ke které přispívá. Srovnání mohou vycházet z experimentálních důkazů, modelových cvičení, názorů expertů nebo manažerů a společenských preferencí. Srovnání se pak shrnou do čtvercové matice s uvedením příslušných poměrů. Z této matice jsou odvozeny vektory vah, které jsou agregovány pro stanovení konečných hodnot, jež jsou použity pro stanovení pořadí alternativ.
Byla sestavena vzorová hierarchie pro porovnání osmi navrhovaných typů baterií pro použití v dopravě. Hlavními hledisky pro toto pořadí byly elektrický výkon, ekologické a bezpečnostní aspekty, náklady a časové rámce vývoje a tržní aspekty. Pro konečnou konstrukci byly vyžádány návrhy od uživatelů a vedoucích programů DOE.