Новое подземное хранилище возобновляемой энергии использует горячий воздух - «Технологии»

Старые шахты могут начать новую жизнь в качестве аккумуляторов возобновляемой энергии, если разработкам учёных из стран Евросоюза будет дан зелёный свет.

Стремительное развитие солнечной и ветряной электроэнергетики породило проблему эффективного хранения избытков производимой энергии. Европейские учёные решили вернуться к воздуху как дешёвому и доступному аккумулятору энергии.

Несмотря на появление проточных аккумуляторов и других интеллектуальных современных технологий, ряд учёных 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 весьма привлекательным. Теоретически это самый дешёвый способ хранить большие объёмы энергии наряду с гидроаккумулирующими станциями. При этом отсутствует необходимость в наличии гор.    

Однако процесс сжатия воздуха сопровождается выделением тепла точно так же, как велосипедный насос нагревается при накачивании камеры. Проблема в том, как это тепло использовать. Сейчас в мире существуют всего два хранилища типа CAES: Ханторф в Германии и Макинтош 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 с помощью природного газа подогревать при отборе, что снижает эффективность системы.

Чтобы решить эту проблему, учёные при финансовой поддержке Евросоюза в рамках проекта RICAS 2020 разрабатывают улучшенное адиабатическое хранилище AA-CAES, использование которого позволит сохранять и использовать тепло, получаемое от сжатия воздуха. Ключевым компонентом проекта является секция, позволяющая накапливать тепло. Выходящий из компрессора воздух проходит через своеобразный фильтр из дроблёного камня. Через него же воздух проходит и в процессе выкачивания 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 долгого срока службы, низких капитальных затрат и эксплуатационных издержек. Кроме того, эффективность разрабатываемого хранилища составит 70 – 80% против 45 – 55% у существующих.

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

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

Несмотря на десятилетия использования, сжатый воздух ещё 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 энергического рынка. Из-за этих факторов реализация некоторых проектов по созданию крупных хранилищ приостановлена. В частности, после исследования водоносных горизонтов в Айове отменили строительство хранилища стоимостью 400 млн. долл.

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

Источник: newatlas.com