Склад для энергии

Человечество энергозависимо. Практически любая область деятельности человека требует энергетических затрат. А потому вопросы генерации, передачи, накопления и хранения энергии не менее важны, чем проблемы производства и хранения пищи, и над этими вопросами работают ученые во всем мире. Владельцы андроид-коммуникаторов шутят, что тот, кто предложит им аккумулятор, на котором их аппараты смогут работать хотя бы неделю, однозначно войдет в небезызвестный список Форбс. Но эти проблемы не идут ни в какое сравнение со сложностью построения энергосистем с крайне неравномерными графиками потребления энергии. Такие системы нуждаются в исключительно мощных и емких накопителях для компенсации пиковых нагрузок. Уже имеется множество решений данного вопроса, но большинство из них либо слишком дороги, либо загрязняют окружающую среду, либо имеют другие не менее важные ограничители для повсеместного внедрения.

Идея аккумулирования энергии с помощью воздуха давно витает в воздухе. Уже были представлены концепты автомобилей, приводимых в движение сжатым воздухом. Но когда речь заходит, скажем, о количестве энергии, потребляемом даже небольшим городом — складское оборудование для ее хранения сложно себе представить. И тем не менее это одно из самых перспективных направлений по мнению многих исследователей. Еще в 1948 году было запатентовано хранилище сжатого воздуха в подземной пещере, а первый завод по накоплению энергии с помощью сжатого воздуха (compressed air energy storage, CAES), мощностью 290 МВт, с 1978 года работает на электростанции Ханторф в Германии. Подобное пытались сделать в Массачусетском технологическом институте (США), используя полые бетонные шары, но последние плохо переносили нагрузки на растяжение и оказались подвержены химической деградации. Кроме того, в процессе сжатия воздуха немалое количество энергии уходит на нагрев. Эти потери должны компенсироваться до этапа расширения воздуха в газовой турбине, а для этого используют углеводородное топливо. То есть установки имеют далеко не стопроцентный КПД.

Перспективным направлением повышения эффективности CAES считается удержание и сохранение тепла, образующегося работающим компрессором в процессе сжатия и охлаждения воздуха, с использованием его при последующем нагреве холодного воздуха (т.н. рекуперация). Но этот вариант CAES технически сложен, особенно в вопросе разработки систем длительного хранения тепла. Но если эти проблемы найдут свое решение, AA-CAES (Advanced Adiabatic-CAES) смогут проложить путь для возведения крупномасштабных систем хранения энергии.

Другую идею предложили (да-да) британские ученые из Ноттингемского университета под руководством профессора Симуса Гарви (Seamus Garvey). В настоящее время они проводят испытания Energy Bag — огромного надувного мешка, закрепленного на небольшой глубине около Оркнейских островов. Подводный мешок является интересным вариантом, поскольку море выступает в роли сосуда под давлением, а плотность и эффективность энергонакопления воздушного аккумулятора имеет прямую зависимость от давления. Кроме того, нет необходимости в сложной инфраструктуре, нужны только конструкции, удерживающие мешок на дне. Так же нет необходимости в использовании прибрежных земель. Давление остается прежним, независимо от того, пуст или полон контейнер, что в свою очередь облегчает работу всего оборудования.

Опуская все сугубо технологические детали описания системы, стоит обратить внимание на то, что потенциально подобная система может стать самой дешевой системой энергонакопления по капитальным затратам на кВт•ч, а КПД накопления тепла в Energy Bag уже ддостигает 80%. Так же в отличие от других аккумуляторов, в системе отсутствует эффект саморазряда, поскольку пневматический запорный клапан энергии не потребляет.

Разработчики Energy Bag говорят, что уже на сейчас проект может заинтересовать малый и средний бизнес: такая система по стоимости оказывается много дешевле аварийного дизель-генератора, резко повышающего стоимость электроэнергии за счет расхода солярки. С другой стороны, развертывание подобных сооружений пока привязано к прибрежным районам.

Испытания проходят на глубине 600 метров, при этом самый большой 20 метровый Energy Bag способен накапливать 70 МВт•ч, что эквивалентно литиевому аккумулятору весом в триста тонн и стоимостью в десятки миллионов долларов. Один такой мешок уже способен компенсировать неравномерность работы самого мощного на сегодня ветряка, а ведь одной из самых главных проблем, значительно осложняющей работу ветроэлектростанции, как раз и является неравномерное поступление энергии ветра. Поэтому разработчики системы считают, что скоро она найдёт себя и в качестве нишевого дополнения к ветрякам, рядом с которыми достаточно и избыточной пиковой генерации, и необходимых глубин.

Оставить комментарий