Pour la première fois, les chercheurs de Sandia Nationwide Laboratories ont fourni de l’énergie électrique produite par un nouveau système de production d’électricité au réseau électrique Sandia-Kirtland Air Pressure Base.

Le système utilise du chauffage dioxyde de carbone supercritique comme substitut de la vapeur pour générer de l’énergie électrique et repose sur un cycle de Brayton en boucle fermée. Le cycle de Brayton porte le nom de l’ingénieur du XIXe siècle George Brayton, qui a développé cette méthodologie consistant à utiliser un fluide grésillant et sous pression pour faire tourner une turbine, très semblable à un moteur à réaction.

Le dioxyde de carbone supercritique est un matériau non toxique et sûr qui est soumis à de nombreuses contraintes, il agit à la fois comme un liquide et comme une essence. Ce dioxyde de carbone, qui reste à l’intérieur du système et n’est pas lancé comme une essence à effet de serre, peut devenir beaucoup plus chaud que la vapeur – 1 290 degrés Fahrenheit ou 700 Celsius. En partie à cause de cette chaleur, le cycle de Brayton a le potentiel d’être plutôt plus respectueux de l’environnement en transformant la chaleur de centrales électriques—l’essence nucléaire, pure et même concentrée {solaire}—en énergie que le cycle de Rankine standard à base de vapeur. Parce que beaucoup d’énergie est perdue en transformant la vapeur en eau dans le cycle de Rankine, au plus un tiers de la capacité de la vapeur peut être transformée en énergie électrique. Comparé, le cycle de Brayton a une efficacité de conversion théorique supérieure à cinquante %.

“Nous nous efforçons d’arriver ici depuis plusieurs années, et être en mesure de montrer que nous pouvons connecter notre système au réseau via un appareil industriel est le principal pont vers une technologie d’énergie électrique plus respectueuse de l’environnement”, a déclaré Rodney. Keith, superviseur du groupe d’idées supérieures engagé sur l’expérience du cycle Brayton. « Peut-être que ce n’est qu’un pont flottant, mais c’est définitivement un pont. Cela peut ne pas sembler très important, mais c’était assez un chemin pour arriver ici. Maintenant que nous sommes en mesure de traverser la rivière, nous sommes en mesure d’en faire beaucoup plus. »

Acheminer l’énergie vers le réseau

Le 12 avril, les ingénieurs de Sandia ont chauffé leur CO supercritique₂ système à 600 degrés Fahrenheit et fourni de l’énergie au réseau pendant près d’une heure, produisant parfois jusqu’à 10 kilowatts. Dix kilowatts, ce n’est pas beaucoup d’énergie électrique, une maison moyenne consomme 30 kilowattheures par jour, mais c’est une étape essentielle. Pendant des années, l’équipe déversait l’électricité produite par leurs tests dans une banque à charge résistive semblable à un grille-pain, a déclaré Darryn Fleming, le chercheur principal du projet.

“Nous avons démarré efficacement notre turbine-alternateur-compresseur dans un CO supercritique facile₂ Brayton a fait 3 cycles et a eu trois arrêts gérés, et nous avons injecté de l’énergie dans le réseau Sandia-Kirtland régulièrement pendant 50 minutes », a déclaré Fleming. «Une chose importante à propos de ce test est que nous avons demandé à Sandia de se conformer à la capacité. Il nous a fallu beaucoup de temps pour obtenir les informations nécessaires pour nous permettre de nous connecter au réseau. Quiconque contrôle un grille électrique peuvent être très prudents quant à ce que vous synchronisez avec leur réseau, car vous risquez de perturber le réseau. Vous pourrez utiliser ces méthodes toute la journée et décharger la capacité dans des bancs de charge, mais placer ne serait-ce qu’un peu d’énergie sur le réseau est une étape cruciale.

Dans un cycle de Brayton en boucle fermée facile, le CO supercritique₂ est chauffé par un échangeur de chaleur. Ensuite, l’énergie est extraite du CO₂ dans une turbine. Après le CO₂ sort de la turbine, il est refroidi dans un récupérateur avant d’entrer dans un compresseur. Le compresseur obtiendra le CO supercritique₂ autant que la souche obligatoire avant qu’elle ne rencontre chaleur perdue dans le récupérateur et retourne au réchauffeur pour poursuivre le cycle. Le récupérateur améliore l’efficacité générale du système.

Pour ce test, les ingénieurs ont chauffé le CO₂ utilisant un chauffage {électrique}, un peu comme un chauffe-eau domestique. Tôt ou tard, cette chaleur peut provenir du gaz nucléaire, de la combustion de combustibles fossiles et même de la lumière du jour extrêmement concentrée.

Importance de l’électronique à énergie supérieure

À l’automne 2019, Fleming a commencé à explorer comment le CO supercritique en boucle fermée de Sandia₂ La boucle de test du cycle de Brayton pourrait être liée au réseau. En particulier, il recherchait des méthodes de gestion numérique de l’énergie supérieures qui pourraient réguler l’approvisionnement en énergie électrique du réseau. Le personnel a ensuite découvert KEB America qui produit des composants électroniques à énergie supérieure pour les ascenseurs qui pourraient éventuellement être adaptés à cet utilitaire.

Les ascenseurs utilisent de l’énergie électrique pour transporter la voiture de l’ascenseur jusqu’au dernier étage du bâtiment, et quelques ascenseurs convertissent l’énergie potentielle économisée dans la voiture soulevée en énergie électrique pour le réseau car la voiture est abaissée à un autre étage. Ces ascenseurs utilisent des outils similaires à ceux utilisés dans le cycle de test de Brayton, connu sous le nom de rotor à aimant permanent, pour transformer cette énergie, a déclaré Fleming. Cette similitude a permis à l’équipe de Sandia d’adapter l’électronique de puissance commerciale prête à l’emploi d’une entreprise d’éléments d’ascenseur pour réguler l’alimentation en énergie de leur boucle de test dans le réseau.

“Le succès ici a été de coupler le système avec l’électronique de puissance supérieure et de le synchroniser avec le réseau”, a déclaré Logan Rapp, un ingénieur en mécanique de Sandia qui était impliqué dans le test. «Nous n’avons jamais atteint cela auparavant; nous serions tout le temps allés aux bancs de charge. Vous pourrez tracer une ligne assez claire du travail que nous faisons de 10 kilowatts à environ un mégawatt. Un mégawatt est assez utile; il peut alimenter 500 à 1 000 maisons ou remplacer des turbines diesel pour des fonctions éloignées. Nos partenaires commerciaux se concentrent sur les méthodes de 1 à 5 mégawatts.

Rapp travaille principalement sur le raffinage de différents CO supercritiques₂ Outils de cycle Brayton, mais tout au long du test, il était chargé de chauffer le CO supercritique₂ avant d’atteindre la turbine et de faire fonctionner le récupérateur. Fleming s’est concentré sur le contrôle et la surveillance de la turbine et du générateur.

Après avoir réussi ce test, l’équipe travaillera à modifier le système afin qu’il puisse fonctionner à des températures plus élevées, 1 000 degrés Fahrenheit et plus, et ainsi produire de l’énergie avec de meilleurs rendements, ont déclaré Fleming et Rapp. En 2023, ils prévoient de travailler à faire fonctionner deux turbines turbine-alternateur en configuration de recompression sur le même système, beaucoup plus respectueux de l’environnement. L’objectif du personnel est d’afficher un CO supercritique de 1 mégawatt₂ Système de cycle de Brayton d’ici l’automne 2024. Tout au long de ce parcours, ils espèrent parfois jeter un œil au système en fournissant de l’énergie électrique au réseau, à condition d’obtenir l’approbation des opérateurs de réseau pour agir.

“Pour des fonctions industrielles précises, nous savons tous que nous voulons un équipement turbo plus grand, une électronique énergétique, des roulements et des joints plus gros qui fonctionnent pour le CO supercritique₂, cycles de Brayton fermés », a déclaré Fleming. «Il y a toutes ces différentes choses qui doivent être réalisées pour réduire les risques du système, et nous y sommes engagés maintenant. En 2023, nous placerons tout cela collectivement dans une boucle de recompression, après quoi nous l’amènerons à une production d’énergie encore plus grande, et c’est à ce moment-là que le commerce industriel pourra le reprendre à partir de là.

La petite ville d’Onslow, en Australie-Occidentale, est désormais alimentée presque entièrement par des énergies renouvelables, et le service public à l’origine de ce défi doit déployer la même technologie dans tout l’État.

La société de services publics Horizon Energy a déclaré aujourd’hui qu’elle déploierait une expertise en matière de système de gestion de l’énergie distribuée (DERMS) qui aide à coordonner l’utilisation d’actifs totalement différents tels que le PV {solaire} sur le toit, le stockage sur batterie et les voitures électriques (VE).

Dans le cadre du défi de démonstration à Onslow, le toute la ville a fonctionné à l’énergie renouvelable et au stockage sur batterie pendant environ une heure et demie 12 derniers mois, grâce à un système de micro-réseau qui lui permettait de fonctionner comme un réseau d’énergie électrique autonome.

Alors que le sens d’Onslow dépend toujours des moteurs à carburant pur et des moulins à diesel, cette dépendance est considérablement réduite, et le ministre de l’Énergie de l’Australie-Occidentale, Invoice Johnson, a qualifié la démonstration de «pas décisif vers la construction d’un avenir énergétique plus propre, plus brillant et renouvelable pour notre état ».

Le défi a confirmé que les actifs énergétiques distribués (DER) pourraient être intégrés en toute sécurité au niveau du réseau, et Johnson, en collaboration avec Horizon Energy et les fournisseurs de logiciels et de contrôles PXiSE et SwitchDin, a évoqué la possibilité de le reproduire à grande échelle.

Horizon Energy a déclaré à ce moment-là que l’expertise avait permis à quatre reprises d’installer et d’intégrer au réseau solaire autant de toits {solaires} à Onslow, une ville où plus de 40 % des maisons sont équipées de PV.

Le DERMS utilise l’analyse prédictive pour permettre une pénétration maximisée de l’énergie renouvelable sur le réseau – en prédisant les modèles climatiques, le comportement des acheteurs d’énergie électrique, etc. – tout en garantissant en outre la stabilité et la sécurité de l’énergie électrique fournie aux maisons et aux entreprises.

Cela permet non seulement aux DER, mais également aux actifs centralisés tels que le PV {solaire} à grande échelle et les batteries ainsi que les centrales thermiques de fonctionner ensemble en direct pour répondre aux besoins énergétiques locaux.

Horizon introduira l’expertise dans les éléments éloignés et régionaux de l’État. Le directeur général de l’entreprise pour l’expertise et la transformation numérique a déclaré qu’environ 60% des systèmes énergétiques d’Horizon Energy sont déjà confrontés aux limites du toit {solaire}.

Le DERMS “améliorera l’accès {solaire} pour nos prospects, réduira leurs paiements énergétiques et aidera à réduire les émissions”, a déclaré Ray Achemedei.

Le déploiement commence dans la station balnéaire de Broome au début de l’année suivante et le service public déploiera progressivement la technologie dans toutes ses techniques énergétiques d’ici le centre de 2024.

“C’est l’expertise qui peut sous-tendre la transition vers des villes 100% renouvelables”, a déclaré Achemedei, notant que le changement de paradigme de l’ère de l’essence fossile centralisée envoyant de l’énergie sur une seule voie uniquement vers une énergie décentralisée et décarbonée qui est bidirectionnelle ou multi- directionnel dans l’écoulement à travers le réseau présente des défis auxquels Horizon Energy s’attaque de front.

Différentes initiatives de l’utilitaire incarnent un appel d’offres pour les micro-réseaux distribués pour les zones rurales lancé en octobre 2021.

Puis, en novembre l’an dernier, Horizon a lancé Energy Storage in Regional Cities, un programme de 31 millions de dollars australiens pour équiper neuf villes isolées d’Australie-Occidentale d’un stockage de batterie communautaire partagé.

Ce programme est financé par les autorités de l’État et comprend environ 9 MWh de capacité de système de stockage d’énergie par batterie (BESS) pour les réseaux énergétiques locaux. Le gouvernement d’Australie-Occidentale a placé le stockage sur batterie et le solaire photovoltaïque au cœur de ses plans de relance économique post-pandémiqueintroduit en juin 2021.

J’ai perdu 20 ans de ma vie à chasser l’énergie utopique.

L’énergie utopique est un type d’énergie imaginaire qui est considérable, fiable, bon marché et en plus clair, renouvelable et vital. Mais l’énergie utopique est autant un fantasme qu’une société utopique. La recherche de la source d’énergie excellente nous permet de simuler qu’il n’y a pas de compromis dans le monde réel entre, par exemple, l’interdiction des combustibles fossiles et l’aide aux personnes dans les pays pauvres ou entre l’utilisation de l’énergie {solaire} et éolienne et la conservation des habitats purs.

Pendant des années, j’ai chassé l’énergie utopique. J’ai promu l’efficacité {solaire}, éolienne et énergétique parce que j’avais l’impression de défendre l’environnement. Pourtant j’étais fallacieux ! Sentir que vous faites la bonne chose ne signifie pas que vous pourriez l’être. Je ne pouvais tout simplement pas l’admettre. Mon sens de l’identité était lié à mes fausses croyances sur l’énergie – des mythes qui m’ont aveuglé sur ce qui aide réellement – et n’aide pas – la planète.

J’aime l’extérieur depuis que je suis tout petit. J’ai mené des expéditions d’alpinisme en Alaska, passé des mois à faire de la randonnée dans les Rocheuses et grimpé dans des parcs nationaux. Mes expériences dans la nature ont conduit à mon besoin de garder ces belles régions. J’ai remarqué que beaucoup de gens qui essayaient de résoudre des problèmes environnementaux travaillaient dans des universités, des organisations à but non lucratif ou des autorités, mais ils ne savaient généralement pas ce qu’il fallait vraiment pour résoudre les problèmes dans le monde réel. Je ne voulais pas être un type d’individus. Je voulais faire une distinction réelle.

Je considère que pour réparer une chose, il faut la percevoir et que l’expertise pratique est la seule méthode par laquelle vous arriverez à comprendre. J’ai donc commencé à construire mes données et mon expertise de bas en haut.

Je suis allé travailler dans le développement pour construire des propriétés économes en énergie, et j’ai commencé une organisation qui a construit des méthodes de compostage pour les villes et les entreprises. Je suis devenu directeur gouvernemental d’une société qui défendait les polices d’assurance pour la construction verte et je suis devenu PDG d’une agence de conseil qui commercialisait des sciences appliquées énergétiques claires et gérait des applications d’efficacité énergétique. J’ai ensuite fondé une startup de logiciel pour aider à promouvoir les mises à niveau des serres, et j’ai dirigé la croissance de l’entreprise pour une entreprise faisant de l’expertise en matière d’énergie Wi-Fi.

J’ai découvert comment vous pouvez voir les problèmes non seulement de la manière dont les écologistes le font, mais aussi de la manière dont les services publics, les gouvernements, les constructeurs, les ingénieurs, les prêteurs et les producteurs les voient.

Cependant, en 2008, j’ai commencé à voir des fissures dans mes croyances. L’administration Obama avait affecté des milliards de dollars de financement fédéral à la création d’emplois dans le secteur de l’énergie, et mon entreprise a obtenu des contrats pluriannuels évalués à plus de 60 millions de dollars. La création d’emplois et l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments ont été des objectifs louables. Cependant, l’entreprise a été un échec total. Il est loin d’avoir atteint les cibles que le gouvernement fédéral s’était fixées. Cependant, ce qui m’a réellement stupéfié, c’est la façon dont le gouvernement fédéral a refusé d’avouer que l’entreprise avait échoué. Toutes ses communications publiques concernant l’entreprise se sont vantées de son efficacité.

J’ai commencé à comprendre que j’avais accepté comme vraies des déclarations sûres sur l’énergie et l’environnement. Maintenant, j’ai commencé à voir que ces affirmations étaient fausses. Par exemple:

• J’avais l’habitude de supposer que {l’énergie solaire} et l’énergie éolienne étaient les méthodes idéales pour réduire les émissions de CO₂. Cependant, la réduction la plus importante des émissions de CO₂ au cours des 15 dernières années (plus de 60 %) est venue du passage du charbon au carburant pur.

• J’avais l’habitude de supposer que le monde était en train de passer au {solaire}, au vent et aux batteries. Cela aussi était faux. Des billions de {dollars} ont été dépensés pour des projets éoliens et {solaires} au cours des 20 dernières années, mais la dépendance mondiale aux combustibles fossiles n’a diminué que de 3 facteurs, passant de 87 % à 84 %.

• J’avais l’habitude de considérer que l’énergie nucléaire était nocive et que les déchets nucléaires étaient un énorme inconvénient. En fait, le nucléaire est la solution la plus sûre et la plus fiable pour générer de l’énergie électrique à faibles émissions, et il donne la probabilité parfaite de réduire les émissions de CO₂.

Il est maintenant clair que je chassais l’énergie utopique. J’utilisais les mythes de l’énergie verte comme camouflage éthique, et j’étais en mesure de tenir compte de ces mythes tant que je restais ignorant des prix réels et des avantages des différentes sources d’énergie.

J’ai consacré la plus grande partie de ma vie à défendre le décor. Mais j’avais l’habitude d’être fallacieux sur les méthodes parfaites pour le faire. J’ai supposé que j’apparaissais moralement et que je défendais le bien-être des gens et de la planète. En fait, je faisais du mal à chacun.

Si nous voulons lutter contre le changement climatique local, défendre le cadre et aider les individus à sortir de la pauvreté énergétique partout dans le monde, nous devons cesser de chasser l’énergie utopique. Au lieu de cela, il est temps d’être sincère sur tous les prix et avantages de chaque source d’énergie – éolienne, {solaire}, carburant pur, charbon, pétrole et nucléaire.

Voici huit règles qui peuvent nous aider à envisager des choix énergétiques qui peuvent nous donner la probabilité parfaite d’aboutir à une réforme énergétique rentable qui protège les individus et la planète.

1. Sécurité : Une alimentation en énergie permet-elle à un rustique de conserver son autonomie ? Contrôler l’accès à des minéraux importants et à des sources pures pour produire une énergie fiable et peu coûteuse est une condition préalable à la liberté et à l’autodétermination. Compter sur les importations d’énergie ou de minerais provenant de différents sites internationaux met une nation en danger.
2. Fiabilité : les particuliers et les entreprises peuvent-ils accéder de manière fiable à l’énergie après en avoir besoin ? Un système énergétique fiable fournit de l’énergie 24/7/365.
3. Abordabilité : l’approvisionnement en énergie est-il simplement bon marché pour les ménages et les entreprises ? Le prix de l’énergie a un impact sur le prix de toutes les autres parties. Si l’énergie n’est pas bon marché, les entreprises ne peuvent pas fabriquer les produits que nous voudrions, et les gens gèleront jusqu’à la mort dans leurs propres propriétés.
4. Polyvalence : Combien de types de machines totalement différentes l’énergie peut-elle fournir de l’énergie ? Nous voulons de l’énergie pour alimenter des machines qui extraient, forent, pavage, volent, minimisent, pompent, filtrent, transportent, compactent, creusent, nivellent et transportent.
5. Évolutivité : combien de personnes peuvent utiliser l’approvisionnement énergétique sur quel nombre de sites ? Le vent, l’énergie solaire et les sources d’eau sont parfois éloignées de l’endroit où les individus vivent et travaillent, ce qui rend fastidieux et coûteux le déplacement de l’énergie vers l’endroit où elle est nécessaire.
6. Emissions : quels sont les résultats de l’approvisionnement énergétique sur la pollution de l’air, les émissions de GES et la qualité de l’eau ? Les sources d’émissions comprennent l’exploitation minière, le transport et la fabrication d’énergie électrique./li>
7. Utilisation des terres : quels sont les résultats de l’approvisionnement énergétique sur la faune, l’habitat, les terres agricoles, les points de vue et les côtes ? Par exemple, une centrale nucléaire américaine typique de 1 000 mégawatts a besoin d’un peu plus de 1 mile carré pour fonctionner. Les fermes {solaires} ont besoin de 75 fois plus de terres pour fournir la même quantité d’énergie. Les parcs éoliens ont besoin de 360 ​​fois plus.
8. Durée de vie : pendant combien de temps un approvisionnement produira-t-il de l’énergie ? La végétation nucléaire peut fonctionner pendant plus de 80 ans et fonctionner pendant 100 ans si elle est bien entretenue. En revanche, les panneaux {solaires} et les éoliennes ne durent qu’environ 20 ans.

Je suis néanmoins en mission pour protéger les beaux paysages dont je suis tombé amoureux quand j’étais plus jeune. Et je me consacre toujours à l’augmentation des conditions de vie dans le monde, à la réduction de la pollution de l’air et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, mon expertise de première main a révélé la futilité de chasser des sources d’énergie utopiques. J’ai découvert que le récit dominant sur ce que nous devons toujours faire pour protéger le cadre n’atteindra jamais ces objectifs.

Maintenant, ma mission consiste à partager ce que j’ai découvert pour promouvoir des sources d’énergie qui peuvent être réellement productives et aboutir à un changement précis et efficace.