Efisiensi Pembangkit Listrik dengan Aktuator Pneumatik

Selain bersih dan ramah lingkungan, saat ini energi terbarukan semakin efisien untuk digunakan. Pembangkit listrik tenaga angin dengan 1 turbin seluas 63m2 dapat memproduksi listrik hingga 2 Mega Watt, dan ini dapat dicapai atau dimaksimalkan lagi dengan penggunaan aktuator pneumatik.\

Bersama dengan aktuator pneumatik, sistem pneumatik banyak digunakan di berbagai industri dan aplikasi. Sistem ini menggunakan udara terkompresi dalam operasinya, udara seperti itu biasanya diproduksi oleh energi listrik yang menggerakkan kompresor. Biaya listrik untuk produksi udara terkompresi dapat hemat hingga 20% dari seluruh biaya listrik dalam suatu industri Ini adalah salah satu alasan yang paling penting di balik pencarian cara untuk menghemat energi saat menggunakan sistem pneumatik

Pneumatik Memberikan Efisiensi Pada Penggunaan Energi di Sektor Produksi

Turbin angin sumbu horizontal sederhana, pitch tetap, yang cocok untuk penggerak langsung perangkat mekanis seperti pompa, kompresor, dll. Karakteristik kinerja turbin yang diperoleh secara eksperimental disajikan yang menunjukkan bahwa relatif baik kinerja dapat dicapai. Sistem transmisi pneumatik yang cocok untuk digunakan bersama dengan turbin baru juga dijelaskan. 

Prediksi kinerja transmisi pneumatik menunjukkan bahwa ia memiliki keunggulan khusus bila digunakan dalam sistem konversi energi angin dan matahari gabungan untuk pembangkit tenaga listrik. Efektivitas konversi energi dari konfigurasi yang dioptimalkan adalah 54% ketika kerugian internal diperhitungkan dan sekitar 60% dari total input energi adalah termal, sisanya adalah daya poros yang disediakan oleh turbin angin yang tergabung dalam sistem. 

Keuntungan dari transmisi pneumatik termasuk efisiensi, kesederhanaan sistem secara keseluruhan, penggunaan fluida kerja yang tidak polutan dan kemudahan komparatif yang dengannya penyimpanan energi dapat disediakan baik dalam bentuk udara tekan yang disimpan dan, dengan sistem bantuan surya, secara termal.

“Baterai” pneumatik sebagai pendorong energi terbarukan

Ketukan pada pembangkit listrik terbarukan adalah bahwa hal itu tidak andal memasok energi sepanjang waktu. Tenaga surya mati setelah gelap dan turbin tidak bekerja saat angin tenang. Saat ini, pembangkit listrik berbahan bakar fosil harus berfungsi sebagai cadangan, yang meniadakan manfaat energi “hijau”.

Penyimpanan energi skala besar adalah alternatif lain, tetapi baterai lithium-ion mahal, pompa hidro hanya berfungsi di dekat pegunungan, dan perangkat seperti roda gila besar tidak terbukti. Sistem yang didasarkan pada udara terkompresi dan cair mungkin terbukti menjadi pilihan yang lebih layak.

Highview Power, pengembang sistem penyimpanan energi jangka panjang yang berbasis di London, telah menerima hibah senilai £10 juta ($12,5 juta) dari Departemen Strategi Bisnis, Energi & Industri Inggris untuk fasilitas 250 MWh berbasis udara sebagai media penyimpanan. Selain itu, perusahaan baru-baru ini menerima investasi £35 juta ($44 juta) dari Sumitomo Heavy Industries untuk membantu mendanai proyek tersebut.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Dalam sistem penyimpanan dan pembangkit energi kriogenik Highview Power, udara ambien pertama-tama ditarik masuk, disaring dan dikeringkan, kemudian didinginkan melalui serangkaian tahap kompresi dan ekspansi hingga udara mencair pada -196° C (-320˚ F). Proses ini didasarkan pada siklus termodinamika Claude. Udara cair disimpan secara efisien dalam bejana berinsulasi pada tekanan rendah.

Tentu seluruh udara terkompresi dalam sebuah tabung atau silinder pneumatik, harus terukur tekanannya dan ini menggunakan alat bernama pressure gauge.

Ketika daya diperlukan, udara cair diambil dari tangki, dipompa ke tekanan tinggi, dipanaskan dan diperluas. Paparan suhu sekitar menyebabkan re-gasifikasi yang cepat dan ekspansi volume 700 kali lipat, dan gas bertekanan tinggi yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan generator turbin yang menghasilkan listrik tanpa pembakaran. Knalpot hanyalah udara yang bersih dan kering.

Efisiensi ditingkatkan dengan menambahkan bank penyimpanan panas dan dingin yang menangkap dan menahan energi limbah dari proses kompresi dan pembangkitan. Pejabat mengatakan pabrik berdasarkan desain ini akan beroperasi pada efisiensi sekitar 60% dalam konfigurasi mandiri. Itu dapat meningkatkan efisiensi sekitar 70% dengan memanfaatkan sumber limbah panas dan dingin industri terdekat, seperti dari pabrik baja atau fasilitas LNG.

Manfaat sistem pembangkit dengan aktuator pneumatik

Teknologi ini mengacu pada proses mapan dari turbomachinery, pembangkit listrik dan sektor gas industri. Peralatan sudah tersedia dari OEM besar dan mapan, menggunakan komponen siap pakai dengan kinerja yang telah terbukti di banyak aplikasi, kata pejabat Highview. Pabrik ini diperkirakan akan bertahan setidaknya 30 tahun.

Manfaat lainnya termasuk tidak ada kendala geografis, tidak seperti pompa air atau penyimpanan udara terkompresi di gua bawah tanah. Sistem ini membutuhkan tapak yang relatif kecil dan sepenuhnya modular dan dapat diskalakan. Pabrik CRYOBattery Highview dilaporkan dapat dirancang untuk menghasilkan energi mulai dari 20 MW/80 MWh hingga lebih dari 200 MW/1.2 GWh, dengan setengah biaya baterai lithium-ion. Perusahaan mengatakan bahwa sekitar £110/MWh ($0,137/kWh) untuk sistem 10-jam, 200 MW/2 GWh, CRYOBattery menawarkan biaya penyimpanan merata yang kompetitif untuk aplikasi skala besar.

Operator jaringan beralih ke penyimpanan energi jangka panjang untuk meningkatkan ekonomi pembangkit listrik, menyeimbangkan jaringan, dan meningkatkan keandalan. Pada skala giga, CRYOBatteries yang dipasangkan dengan energi terbarukan dikatakan memiliki kinerja yang setara dengan — dan dapat menggantikan — daya beban dasar termal dan nuklir.

Langkah Awal

Pembangunan fasilitas CRYOBattery di luar Manchester diharapkan akan dimulai akhir tahun ini dan mulai beroperasi secara komersial pada tahun 2022. Ini akan menggunakan infrastruktur gardu induk dan transmisi yang ada.

Javier Cavada, CEO Highview Power mengatakan, “Pabrik penyimpanan energi kriogenik baru ini akan memberikan penyimpanan energi jangka panjang yang sangat dibutuhkan dan memberikan layanan berharga ke National Grid. Kami senang telah dipilih untuk membantu Inggris dalam mencapai tujuannya untuk masa depan energi yang 100% bersih dan bebas karbon.”

Kami berada di jalur cepat untuk mengembangkan sistem kami di seluruh dunia, dan kemitraan ini akan membantu mempercepat momentum di berbagai pasar, tambah Cavada. Highview bergerak maju di situs lain di Inggris, serta di benua Eropa dan di Vermont di AS.

Menteri Energi dan Pertumbuhan Bersih Inggris Kwasi Kwarteng mengatakan, “Fasilitas CRYOBattery baru yang revolusioner ini akan menjadi bagian penting dari dorongan kami menuju nol bersih, membawa fleksibilitas yang lebih besar ke jaringan listrik Inggris dan menciptakan lapangan kerja ramah lingkungan di Greater Manchester. Proyek seperti ini akan membantu kami menyadari nilai penuh dari energi terbarukan kelas dunia, memastikan rumah dan bisnis tetap dapat ditenagai oleh energi hijau, bahkan saat matahari tidak bersinar dan angin tidak bertiup.”