Три ключові технології накопичення енергії, які допоможуть перейти на використання відновлювальних джерел

0
84


1 бал2 бали3 бали4 бали5 балів6 балів7 балів8 балів9 балів10 балів (1 голос(-ів), середній бал: 10.00 з 10)

Останні дослідження в галузі гідроенергетики, використання енергії зрідженого повітря і потоків вітру обіцяють дешевизну і доступність подібних підходів. Прихильники впевнені в стрімкому розвитку технологій, що дозволяють виробляти електроенергію з відновлюваних джерел, які до того ж є екологічно чистими і безпечними, наприклад – сонця, вітру та інших.

Використання енергії води вважається одним з найстаріших методів в даній області. Внаслідок перепаду висот і руху водних мас спеціальні турбіни перетворюють її в електроенергію. Дослідницька група Австралійського національного університету (АНУ) виявила в усьому світі не менше 530000 потенційних водосховищ, які можуть використовуватися в якості недорогих відновлювальних джерел енергії.

Бін Лу, член проектної команди, кандидат наук в Науково-дослідній школі електротехніки, енергетики і матеріалознавства при АНУ зазначив, що на сьогоднішній день гідроенергетика є найдешевшою технологією виробництва електроенергії з відновлювальних джерел у великих масштабах, адже на насосні гідроелектростанції припадає 97% продукування такої енергії в усьому світі, а типовий термін служби останніх становить 50 років.

Ще одна багатообіцяюча масштабна технологія накопичення енергії, про яку недавно повідомляли в новинах, заснована на фундаментальних принципах ньютонівської фізики. Компанія Energy Vault пропонує за допомогою кранів спорудити величезну вежу, що складатиметься з бетонних блоків вагою 35 тонн кожен. Суть методу полягає в тому, що під час падіння такі блоки вивільняють накопичену енергію, витрачену на їх підйом, запускаючи в роботу турбогенератори.

У третьому випадку компанія Highview Power прагне довести, що її системи зберігання енергії на основі зрідженого повітря можуть забезпечити дешеве і високоефективне акумулювання енергії в гігават-годинах (ГВт/год) протягом 5-10 годин на день. Фахівці запевняють, що такі ресурси збереження енергії, в поєднанні з її відновлювальними якостями, є еквівалентними і можуть замінити теплові та ядерні джерела, забезпечивши при цьому додаткову безпеку поставок.

Дешеві і надійні сховища гідроенергії

За даними недавніх досліджень АНУ, в усьому світі існує величезна кількість дешевих і ефективних водосховищ, які можуть бути пов’язані з системами сонячної або вітрової енергії для створення гідроелектричних мереж без шкідливих викидів. Такі висновки суперечать загальноприйнятій думці.

Провідний дослідник, доктор філософії і науковий співробітник Коледжу інженерії та комп’ютерних наук АНУ Метью Стокс стверджує, що їм вдалося виявити по всьому світу сотні тисяч потенційних місць для зберігання і виробництва гідроенергії і достатньо буде лише невеликої їх частини для підтримки глобальної системи електроенергії, причому повністю відновлюваної.

Знімок карти світу з перспективними ділянками короткострокового зберігання гідроенергії

На думку вчених з АНУ, місця зберігання гідроенергії не обов’язково повинні розташовуватися поблизу річок або інших водойм. Місцевий рельєф можна пристосувати для розміщення нижніх і верхніх резервуарів для води, які згодом будуть з’єднані з трубопроводами для відкачування води в потрібному напрямку і запуску в рух агрегатів для вироблення електроенергії за потребою.

Енергія сонця і вітру, в свою чергу, може використовуватися для перекачування води між резервуарами, що значно здешевить вартість і підвищить ефективність системи. Згідно з висновками дослідницької групи, для транспортування електроенергії можуть бути побудовані високовольтні лінії електропередач, утворюючи таким чином мережі з нульовим рівнем викидів.

Створення зон відновлюваної енергії та електричних мереж з нульовим рівнем викидів

Ендрю Блейкерс, член дослідницької групи і директор Центру стійких енергетичних систем АНУ, заявив, що існує безліч можливостей для створення зон відновлюваної енергії по всьому світу, де є відповідні умови для використання вітру, сонця і води. До них відносяться окремі території штатів США, таких як Арізона, Колорадо і Техас, а також близько 3000 інших областей по всій Австралії.

Він пояснив, що в такому випадку вартість транспортування розподіляється між вітряною, сонячною та гідроелектростанціями. Також водосховище гарантує безперебійну роботу системи цілодобово, що знижує витрати на передачу енергії і робить її більш ефективною.

Вчений зауважив, що екологічні, геологічні та інші фактори приведуть до виключення багатьох запропонованих об’єктів, але при такій кількості потенційних місць для підтримки 100% відновлюваних джерел енергії необхідно розробити менш 1% із загального переліку. До того ж, витрати на транспортування і побудова інфраструктури є незначними для більшості об’єктів, а зі збільшенням їх площі – і зовсім втрачають значимість.

Потенціал накопичення енергії, ГВт/годин на мільйон людей

Ендрю Блейкерс стверджує, що запропоновані місця розташування гідроустановок зможуть забезпечувати максимальну потужність протягом 5-25 годин в залежності від розмірів резервуарів. Методи будівництва подібних споруд добре відомі і перевірені, а насос з гідропідсилювачем забезпечує швидкий потік енергії всього за кілька хвилин. До того ж, кількість спожитої води, необхідна для генерації електроенергії в поєднанні з сонцем і вітром, буде значно меншою, ніж у електростанцій, що працюють на паливі, яке потрібно додатково охолоджувати водою.

За посиланням доступні додаткові відомості про проведений аналіз, а також карти з місцезнаходженням потенційних місць зберігання електроенергії: http://re100.eng.anu.edu.au/global/

Підняття плит для будівництва енергоакумулятора

Що стосується кінетичної енергетичної системи Energy Vault, то за своєю природою вона надзвичайно економічна. Обсяг накопиченої енергії безпосередньо залежить від кількості і маси блоків, а також висоти, на яку вони піднімаються, а потім опускаються.

Згідно з інформацією з новин, вартість зберігання енергії протягом терміну служби такої «вежі потужності» може становити приблизно кілька центів США за кіловат-годину (кВт/год), що приблизно в 7 разів нижче, ніж для еквівалентних систем з іонно-літієвими батареями.

Однак, незважаючи на різке скорочення використання літій-іонних акумуляторів, сучасним системам накопичення енергії поки складно конкурувати з традиційними електростанціями на сировинному паливі, особливо, якщо мова йде про довготривалі і великомасштабні проекти. Про це заявив співзасновник і генеральний директор компанії Energy Vault Роберт Пікон. Він підкреслює екологічну безпеку інноваційної технології, а також можливість поєднати з нею сонячну та вітрову енергію для повної заміни сировинного палива відновлюваними джерелами енергії.

Нагадаємо, що даний проект Energy Vault переміг серед ідей, що змінюють світ, в номінації «Енергія» на думку видання Fast Company в 2019 році.

Технологія накопичення кріогенної енергії від Highview Power

Британська компанія Highview Power, яка базується в США, бачить перспективу в своїй технології зберігання енергії у вигляді зрідженого повітря. Нещодавно її керівництво оголосило про створення спільного підприємства з багатонаціональною компанією TSK, яка займається проектуванням, закупівлями і будівництвом. Співпраця передбачає розробку великомасштабних проектів у згаданій сфері енергетики в Європі (Німеччина, Італія і Іспанія), Великобританії і США, а також в Нігерії та інших східноафриканських країн, таких як Мавританія і Сенегал. Про це виданню Solar Magazine розповів генеральний директор компанії Хав’єр Кавада.

Він вважає, що вартість такої енергії буде наполовину меншою в порівнянні з аналогічними системами накопичення енергії на іонно-літієвих батареях. Останні можуть чудово справлятися із завданням швидкого створення та високоефективного накопичення енергії, але тільки на термін до чотирьох годин. Однак витрати на експлуатацію та технічне обслуговування систем швидко ростуть, роблячи їх занадто витратними.

Хав’єр Кавада вважає, що системи зберігання енергії у вигляді зрідженого повітря від Highview здатні вирішити дві великі проблеми, що стримують швидке зростання використання енергії сонця, вітру та інших енергоресурсів без викидів. А саме – дати їм більше можливостей для розвитку. Сьогодні відновлювані джерела енергії забезпечують близько 17% світових потужностей з виробництва електроенергії. Щоб отримати 50%, необхідно збільшити їх кількість в 3 рази. Надійне, масштабне і тривале зберігання – відсутній шматочок такого пазла, вважає Кавада.

Стандартна система Highview забезпечує 50 мегават-годин (МВт/год) ємності зберігання енергії протягом 8 годин на день. Вона можуть працювати протягом 10 або 20 років, керуючись здебільшого дистанційно і вимагаючи відносно невеликих витрат на експлуатацію та обслуговування.

Деталізація системи зберігання енергії у вигляді зрідженого повітря від Highview

За словами Кавади, збільшення робочої потужності з 0 до 100% відбувається менш ніж за 10 секунд, що було продемонстровано в Манчестері. На найбільш швидкозростаючих ринках електроенергії Highview може легко поєднати свої системи з літій-іонними акумуляторами, щоб досягти блискавичної швидкості.

До того ж, методика і технологія перетворення повітря в рідку форму добре відома і широко використовуються в промисловості і торгівлі, зазначає Кавада. Це спрощує і прискорює розвиток та інтеграцію систем, що, в свою чергу, знижує загальні витрати. Сьогодні існує безліч установ, де використовують зріджене повітря в аналогічному температурному діапазоні (кисень або азот). Причому, охолоджуючись, повітря додатково очищається, оскільки видаляється вуглекислий газ CO2, температура скраплення якого вище, ніж у кисню.

Цей газ можна використовувати і продавати в якості побічного продукту, наприклад, для виробництва газованої води та інших подібних напоїв. Наразі Highview працює з британською пивоварною компанією в Південному Уельсі, щоб робити це в рамках одного з проектів, який перебуває на етапі розробки, додав Кавада.

Компанія вбачає безліч варіантів застосування своєї технологи. В Італії вона розробляє кілька проектів, щоб зробити енергію сонця або вітру повністю керованою (24 години, 7 днів на тиждень, 365 днів на рік), для чого потрібно достатньо місця для зберігання.

Цінність системи зберігання енергії у вигляді зрідженого повітря відрізняється в країнах, що розвиваються або менш розвинених країнах. Там технологія Highview може істотно підтримати національні та місцеві ініціативи по електрифікації, а також зробити істотний внесок в досягнення національних і міжнародних цілей в галузі відновлюваної енергії та зміни клімату.

На шляху до переходу на відновлювальні джерела енергії без викидів

Система зберігання енергії у вигляді зрідженого повітря здатна збільшити використання природного газу або вугільних електростанцій, сприяючи їх діяльності та переходу на енергію з нульовим викидом вуглецю. Технологія може бути синхронізована з газовими електростанціями, наприклад. В такому випадку природний газ буде використовуватися тільки тоді, коли в цьому виникає гостра потреба, пояснив Кавада.

Але такий підхід суперечить місії і стратегії компанії, адже її головне завдання – прискорити зростання відновлюваних джерел енергії і повністю замінити ядерне і видобувне паливо. Багато нафтогазових компаній знають про це і Highview співпрацює з ними, щоб досягти своєї мети.

Кавада повідомив про майбутню зустріч керівників компаній Highview і TSK з корпораціями Shell і Total для обговорення необхідності збільшення кількості відновлюваних джерел енергії та надання допомоги цим компаніям у здійсненні такої переорієнтації.

Державні органи та комунальні служби в різних країнах виявляють великий інтерес до технології Highview. З метою техніко-економічного обґрунтування ефективності компанія розробила в США установку потужністю 50 МВт/400мВт/ч, з’єднану з вітряної електростанцією, а також підписала угоду зі споживачем комунальних послуг, плануючи незабаром оголосити про укладення угоди.

Запустивши дві невеликі установки в Великобританії, компанія Highview також працює над розробкою системи потужністю 50 МВт/250МВт, ємність зберігання якої можна буде збільшити з 8 до 10 годин.

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Увійти за допомогою: 
Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.