Новый аккумулятор возобновляемой энергии

Сталкиваясь по роду своей деятельности с технологией добычи угля в шахтах, меня очень удручало обстоятельство брошенных выработок. Столько усилий произведенных по проходке и укреплению вертикальных и горизонтальных стволов после добычи угля остаются, не востребованы. Оказывается, старые шахты могут начать новую жизнь в качестве аккумуляторов возобновляемой энергии, если разработкам ученых из стран Евросоюза будет дан зеленый свет.

Стремительное развитие солнечной и ветряной электроэнергетики породили проблему эффективного хранения излишков произведенной энергии. Европейские ученые решили вернуться к воздуху как дешевого и доступного аккумулятора энергии.

Несмотря на появление проточных аккумуляторов, и других интеллектуальных современных технологий, ряд ученых возвращается к проверенной десятилетиями технологии хранения энергии с помощью сжатого воздуха (англ. Compressed Air Energy Storage - CAES). Она заключается в сжатии воздуха с помощью избыточной электроэнергии. Затем сжатый воздух закачивается в емкости, расположенные под землей. При недостатке электроэнергии, воздух высвобождается из емкости, вращая газовую турбину.

На бумаге решение выглядит довольно привлекательным. Теоретически, это самый дешевый способ хранить большие объемы энергии наряду с гидроаккумулирующие станции. При этом, отсутствует необходимость в наличии гор.

Однако, процесс сжатия воздуха сопровождается выделением тепла, так же, как велосипедный насос нагревается при накачке камеры. Проблема в том, как это тепло использовать. Сейчас в мире существуют только два хранилища типа CAES: Ханторф в Германии и Macintosh в США. Их предельная мощность составляет 290 МВт и 226 МВт соответственно. На обоих хранилищах тепло выбрасывается как побочный продукт, так как нет инфраструктуры его отбора и хранения. И наоборот, воздух, закачанный в хранилища, приходится подогревать при отборе, с помощью природного газа, что снижает эффективность системы.

Чтобы решить эту проблему, ученые при финансовой поддержке Евросоюза в рамках проекта RICAS 2020 разрабатывают улучшенное адиабатическое хранилище AA-CAES, использование которого позволит хранить и использовать тепло, получаемое от сжатия воздуха. Ключевым компонентом проекта является секция, позволяющая накапливать тепло. Воздух, выходящий из компрессора проходит через своеобразный фильтр с дробленого камня. Через него же воздух проходит и в процессе скачивания из хранилища, что снимает необходимость в подогреве.

Джованни Перильо, материаловед из норвежского Фонда научных и промышленных исследований, уверен, что данная технология перспективнее, чем использование аккумуляторов, из-за длительности срока службы, низкие капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Кроме того, эффективность разрабатываемого хранилища составит 70 - 80% против 45 - 55% в существующих.

«Чем больше тепла получит воздух, выпускаемый из хранилища, тем больше работы он сможет выполнить, вращая турбину. Мы думаем, что сможем консервировать больше тепла, чем позволяют имеющиеся технологии, и тем самым повысить общую эффективность системы», - сказал Перильо.

Другим преимуществом хранилищ типа AA-CAES является отсутствие привязки к конкретным геологических формаций. Их можно создавать как в естественных полостях, так и в неиспользуемых шахтах. В частности, проект RICAS 2020 реализуется на одной из закрытых шахт в Австрии.

Чтобы пройти этап проектирования, ученым нужно создать герметизирующую мембрану, способную выдержать температуру и давление в подземных полостях. Решение о дальнейшей работе будет принято на основании испытаний мембраны и оценки ее стоимости.

Несмотря на десятилетия использования, сжатый воздух еще не реализовал свой потенциал в сфере использования возобновляемых источников энергии. По мнению профессора Университета прикладных наук Кемптена (Германия) Маттиаса Финкенрата, причинами этого являются технологические проблемы, низкая цена на электроэнергию и нестабильность энергетического рынка. Через эти факторы, реализация некоторых проектов по созданию крупных хранилищ прекращена. В частности, после исследования водоносных горизонтов в Айове отменили строительство хранилища стоимостью $400 млн.

Тем не менее, работа над этими проектами не прекращается. И ученые, и энергетики ищут способы эффективного хранения избыточной энергии. По сравнению с химическими элементами обычных аккумуляторов, воздух - бесплатный, доступный и чистый. В таких местах, как Гавайи, хранилища типа AA-CAES могут сделать ветроэнергетику таким же стабильным источником энергии, как и электростанции, работающие на ископаемом топливе.

«Цель нашего проекта - создание большого хранилища сжатого воздуха, работа которого будет обходиться дешевле аккумуляторов. Но даже если мы докажем возможность создания хранилищ в различных геологических формациях, это уже будет шагом вперед», - сказал Финкенрат.

Думаю, что в Украине достаточно старых шахт, чтобы использовать новую технологию хранилища сжатого воздуха для аккумулирования энергии от возобновляемых источников. А проблема погашение пиковых нагрузок в часы максимальных нагрузок для украинского энергорынка весьма актуальна. Именно для решения этих проблем и могут быть предназначены подземные хранилища в старых шахтах.Источник

Понравилась статья, поделись с друзьями. Напиши в комментариях, что ты думаешь по данному направлению.