Kemiska/termiska system
Och även om lagring av flytande väte kan ge högpresterande, billiga fordon kommer säkerhetsaspekter troligen att förhindra en utbredd användning.
○
Lagring av metallhydrid är jämförbar med avancerade batterisystem, men vätetillgången och kostnaden är stora hinder.
○
Thermisk lagring är ett utforskande system som kan vara jämförbart med avancerade batterifordon, men säkerhet, metoder för termisk uppladdning och utveckling av Stirlingmotorer är viktiga problem.
Den andra presentationen om energilagringsmekanismer som används för transporter hölls av professor Robert McAlevy från Stevens Institute of Technology. Han inledde med att konstatera att bilfordon nästan uteslutande har drivits av bränslen som härrör från petroleum under de senaste 60 åren. Nu, till följd av osäkerheten om utländska oljekällor och snabbt eskalerande priser, måste dock ett livskraftigt alternativ till oljedrivna fordon utvecklas.
Ett alternativ är en klass av fordon som använder sig av inbyggda energilagringsanordningar som innehåller energi som härrör från icke-petroleumkällor. Exempel på sådana fordon är elfordon, vätgasdrivna fordon och svänghjulsfordon. En enkel, analytisk modell har utvecklats och framgångsrikt tillämpats för att utvärdera dessa alternativa fordon.
Modellen gör det möjligt att med hjälp av linjära algebraiska ekvationer relatera fordonets totala massa och energiförbrukning till fordonets komponenter och prestanda. Dessa ekvationer har använts för att beräkna alternativa fordons massa och energiförbrukning för framtida tidsramar samt för att förutsäga hur tillägg av svänghjul och transmission påverkar fordonets totala massa och energiförbrukning. Modellresultaten kan ge en rationell grund för investeringar i forskning och utveckling och andra politiska analyser i samband med utvecklingen av alternativa fordon.
Dr Ronald Smelt, tidigare vetenskaplig chef på Lockheed Aircraft Co, diskuterade energikrisens inverkan på bilindustrin ur en biltillverkares perspektiv. I samband med det internationella utbudet av och efterfrågan på bilar blir den viktiga frågan vid bedömningen av elbilens marknadspenetration vilka länder som först kommer att ställa om från olja till alternativa energikällor. En sekundär fråga är vilka alternativa bränslen som kommer att användas.
Speculerande på grundval av tidigare erfarenheter drog Dr. Smelt slutsatsen att det först måste finnas ett starkt behov (t.ex. oljebrist). För det andra måste landet ha förmåga att producera och använda tekniken. För det tredje får befolkningen i landet inte behöva resa långa sträckor.
Panelmedlemmarna enades i en diskussion efter Smelts presentation om att hans tillvägagångssätt var användbart för att identifiera de parametrar som måste beaktas vid bedömningen av marknadspenetrationen. Dr Smelt noterade att modellerare tenderar att fokusera sin uppmärksamhet på USA. USA kommer dock sannolikt att vara det sista landet som övergår till en omfattande användning av elfordon på grund av de möjligheter som erbjuds av syntetiska bränslen från kol, skiffer och biomassa.
Dr Joseph Asbury från Argonne National Laboratory höll sedan en presentation om energilagringsmekanismer för byggnader. Det senaste arbetet i Argonnes utvärderingsgrupp för lagring har inriktats på att utvärdera tekniker för uppvärmning och kylning med elektrisk lagring, inklusive uppvärmning med elektrisk lagring, bivalenta värmesystem (t.ex. olja, el), elvärmepumpar och solenergisystem. Den totala kostnaden för att tillhandahålla tjänster för uppvärmning och kylning av utrymmen med system för lagring av värmeenergi jämfördes med kostnaden för att tillhandahålla dessa tjänster med konkurrerande tekniker.
Med tanke på att elenergi inte prissätts till den verkliga marginalkostnaden utarbetade Argonne en metod för att beräkna elkostnaden i syfte att fastställa den totala kostnaden för tjänsten. I fallstudien för detta problem användes Argonnes kostnadsfördelningsmodell SIMSTOR för att beräkna kostnaderna för elförsörjningen i serviceområden i hela landet. Analysen av två serviceområden (den nordöstra regionen, som försörjs av ett elbolag vars toppbelastning inträffar under uppvärmningssäsongen på vintern, och den mellersta Atlantregionen, som försörjs av ett sommarpratande elbolag) visade att lagrings- och bivalenta system är de effektivaste teknikerna i det vinterpratande serviceområdet, och att värmepumpen i kombination med lagring är den billigaste tekniken i det serviceområde som försörjs av det sommarpratande elbolaget (se figurerna MA.1 och MA.2). Kostnaden för energiförsörjningen omfattar kostnaderna för el och dubbla bränslen. För att värdera kapitalenheter konsekvent på båda sidor av elmätaren beräknas kundens årliga kostnader på grundval av samma kapitalåtervinningsgrad som används för elbolaget.
Bilaga MA.1. Årlig kostnad för olika uppvärmnings- och kylningstekniker – vinter- och västvärmeområde (elkostnad på båda sidor av mätaren)
Bilaga MA.1.1. 2. Annualiserad kostnad för olika uppvärmnings- och kylningstekniker – Summer-Peaking Service Area (Utility Costs on Both Sides of Meter)
Dr Asbury diskuterade också kort Argonnes arbete med säsongslagring för 100-procentig uppvärmning av byggnader och tillgång till solenergi för uppvärmning av utrymmen.
Dr Heinz Pfeiffer från Pennsylvania Power and Light Company presenterade sin artikel om bedömning av energilagringssystem för elbolag. Han konstaterade att elnätsindustrin utgör en stor potentiell marknad för lämpliga avancerade lagringssystem. Sådana system, som är rätt dimensionerade för antingen dagliga eller veckovisa lagringscykler, skulle kunna vara alternativ till primära produktionsenheter för antingen topp- eller mellanliggande produktionssätt. Installationer kan vara genomförbara vid centrala produktionsanläggningar eller, när det gäller utspridda enheter, vid överförings- och distributionsnät eller hos kunden. Om lämplig lagringsteknik kan utvecklas och demonstreras, kan så mycket som 10 procent av den installerade primära produktionsutrustningen som elbolagen behöver under perioden 1985-95 ersättas av lagringssystem.
Lagringskapaciteten av potentiellt intresse kommer att sträcka sig från 15 MW för spridda installationer i understationer till flera tusen MW för stora centrala stationer. Enheterna kommer att behöva lagringstider på mellan 2 timmar och 2 dagar och måste fungera under laddnings- och urladdningstider på mellan 0,2 och 2,4. Sådana breda intervall av driftsparametrar kommer att ge stort utrymme för tekniska innovationer.
Mycket mindre utrymme kan dock finnas tillgängligt när man tar hänsyn till driftsparametrarna. Det är inte troligt att koncept för lagringsenheter kommer att övervägas på allvar om inte de framtida intäktskraven för att täcka deras kostnader är lägre än de för att tillhandahålla jämförbara tjänster med hjälp av utrustning för primärgenerering. I den mån de totala besparingarna till följd av minskade bränslekostnader åtföljs av högre initiala kapitalinvesteringar, är det troligt att det kommer att krävas betydligt mer än en kostnadsmässig fördel för att lagersystem skall kunna övervägas på grund av problem med förvärv av kapital från elnätsföretag.
De potentiella fördelarna med lagersystem för elnätsföretag är tillräckligt stora för att motivera ett forsknings- och utvecklingsprogram som syftar till att klargöra en del av de operationella osäkerheterna i samband med användningen av dessa system. Ett sådant program bör omfatta:
○
Etablering av kvantitativa modeller av effekterna och fördelarna med lagringskapacitetsnivåer på tjänsternas tillförlitlighet och optimala produktionsblandningar och reservmarginaler. Dessa modeller bör innehålla detaljerade efterfrågeprognoser för perioden efter 1990, som återspeglar sannolika förändringar i försörjningsföretagens belastningsegenskaper.
○
Utveckling av fördelarna med utspridd lagring som en funktion av försörjningsföretagens geografiska, markanvändning och efterfrågeegenskaper. Denna studie bör göras på regional snarare än genomsnittlig nationell basis.
○
För att fastställa de möjliga interaktionerna mellan lagring, laststyrning och tyngre enheter mellan områden med olika belastningsegenskaper.
○
Relatera utspridd lagring till utspridd produktion och totala energisystem.
På samma gång som sådana studier finns det ett behov av stöd till forskning och utveckling av lovande lagringskoncept för att säkerställa att det i tid finns tillgång till lagringsalternativ för allmännyttiga företag med ett brett spektrum av driftsegenskaper.
Dr. Charles Johnson från University of Maryland presenterade sedan sin artikel om fastställande av prioriteringar för forskningsprojekt, vilket är ett svårt problem för statliga och företags planerare. Extrem osäkerhet och omfattande informationskrav gör det svårt att tillämpa traditionella optimerings- och portföljmetoder för att välja ut en uppsättning projekt. University of Maryland har utvecklat och tillämpat en prioriteringsteknik på ett exempelproblem inom forskning om energilagring.
Först konstrueras en hierarkisk struktur bestående av ett övergripande mål och flera ordnade delmål. På alla nivåer i hierarkin jämförs varje par av objekt med det objekt som det bidrar till. Jämförelserna kan baseras på experimentella bevis, modellövningar, expert- eller ledningsutlåtanden och samhälleliga preferenser. Jämförelserna sammanfattas sedan i en kvadratisk matris som anger de inblandade förhållandena. Vektorer av vikter härleds från denna matris och aggregeras för att fastställa slutvärden som används för att rangordna alternativen.
En exempelhierarki har konstruerats för att jämföra åtta föreslagna batterityper för användning inom transportsektorn. De viktigaste övervägandena för denna rangordning var elektrisk prestanda, miljö- och säkerhetsaspekter, utvecklingskostnader och tidsramar samt marknadsaspekter. För den slutliga konstruktionen begärdes förslag från användare och DOE:s programansvariga.