Large Scale Thermal Energy Storage

EnergyNest AS er et ungt, norsk teknologiselskap som realiserer en innovativ løsning for lagring av termisk energi på stor skala. Mangel på fleksible, skalerbare og kostnadseffektive energilagringssystemer er i dag en av de største utfordringene for den globale kraftindustrien. Å finne en løsning på dette problemet er en forutsetning for å realisere en høyere andel fornybar energi i verden. Fornybare energikilder som sol og vind er variable i sin natur og energiproduksjonen sving er i takt med tilgjengelighet, og ikke behov. Eksempelvis er det ingen solkraft etter at solen har gått ned. Dette gjør fornybar energi produksjon både delvis utilgjengelig, upålitelig og uforutsigbar. Den store andelen fornybar energi som tilføres el-net tet de siste årene har faktisk medført store problemer for forsyningen og balansering av el-produksjon. Det er her storskala energilagringssystemer kommer inn som en nøkkelteknologi for å tilrettelegge bruken av fornybare energikilder. NEST har utviklet e n fleksibel totalløsning for lagring av termisk energi i en spesiell type betong som har unike egenskaper med hensyn på høy varmekapasitet og termisk ledningsevne. Kombinert med en smart løsning for varmevekslere muliggjør dette at store mengder energi ra skt kan lagres og tas ut i samsvar med behovet for å produsere elektrisitet. Systemet er fullstendig modulært og kan skaleres opp fra relativt små anlegg til gigantanlegg på flere gigawatt timer. Videre kan systemet tilpasses over et stort temperaturspenn fra minusgrader opp til 600 grader celsius hvilket gjør at EnergyNest sin teknologiske løsning er svært anvendelige. I forskningsprosjektet har både de termiske og mekaniske egenskapen til betongen blitt karakterisert og målt, og avanserte modeller av varmevekslerne har blitt utviklet og simulert av universitetspartnerne i prosjektet. EnergyNest bruker kan nå benytte meget effektive programmer for å simulerer og utvikle algoritmer og styrings parametere for termiske lagre. Masdar Institute of Science & Technology og EnergyNest AS samarbeidet i prosjektet om å etablerere og bygge et 2 x 500 kWhth EnergyNest termisk energilager demonstrator anlegg (pilot). Anlegget ble ferdigstilt mai 2015. Piloten, som er det «første av sitt slag» demonstrerer modulariteten av fast-stoff termisk energi lager teknologi. Den målte ytelsen og validering av anlegget overgår de oprinnelige forventningene, og demonstrerer med dette den operasjonelle og økonomiske gjennomføringsevnen til betong-basert termisk energi lagre sammenlignet med andre eksisterende TES systemer i markedet.

NEST AS is developing new technology for large scale thermal energy storage (TES) that has great potential within the renewable energy sector as well as improving conventional power production systems. The innovation will enable efficient, cost-effective versatile and fully scalable TES that can be installed anywhere irrespective of geographical constraints. In particular, NEST technology will see demand from the concentrating solar power (CSP) industry, in which there is an established and exponentially increasing market. Further research and development is needed to enhance the performance, expand application areas and bring down cost of NESTs technology. The R&D project is divided into five sub-projects which all are important and challenging. First focus is on material development with enhanced thermal performance and strength up to 550°C. The project will also develop adequate numerical simulation tools and analysis capabilities that accurately can simulate the time dependent energy charging and en ergy discharging performance of the storage. In particular, the work will concentrate on simulation of pressurized water/steam and phase transition in the integrated heat exchangers. The development of simulation capabilities will include system integrati on with the energy source and energy regeneration in form of electricity, and capabilities for fast parametric optimization. Further, two pilot facilities will be used for research and testing. The first is in cooperation with Abantia, a Spanish company d ealing within many industry sectors including energy and CSP. In this project a NEST TES will be connected to an existing and upgraded Linear Fresnel Receiver (LFR) CSP plant with pressurized water as heat transfer fluid. The second is developed in close cooperation with Masdar Institute, in which a NEST TES will be connected to the existing R&D Beam Down CSP facility located at Masdar City, Abu Dhabi. In this project the heat transfer fluid is thermal oil.