Криоэнергетика – это аккумулирование избыточной энергии при помощи сжижения воздуха в холодильных установках. Эта новинка уже использует в Англии. В энергосетях возникают суточные перепады нагрузки и вот сжижение атмосферного воздуха в криогенной аккумулирующей электростанции, дало возможность выровнять генерацию энергии нестабильных источников (ветро- и гелиоэлектростанции). Уже более ста лет как изобретены составляющие части криоаккумулятора, но только в наши дни пришла идея все их объединить в одно устройство.
Как и сама идея аккумулирования временно невостребованной энергии, так и сама установка и принцип работы ее очень просты. Чтобы аккумулировать излишек энергии воздух охлаждают до температуры -196º. В результате охлаждения газы азот и кислород переходят в жидкое состояние, что дает возможность эту жидкую смесь с минимальными потерями закачать в хранилище. Хранилище построено по суть как термос, в нем при атмосферном давлении жидкий воздух может храниться до 7 дней. Далее в случае падения нагрузки в электросети используется аккумулированный жидкий воздух для выравнивания нагрузки. Воздух с хранилища поступает в испаритель. В испарителе воздух расширяется до 700 раз и тем самым приводит в действие турбину. При этом абсолютно не нужен предварительный нагрев, хватает небольшой разницы температуры, что бы произошел резкий выброс скрытой энергии жидкой смеси.
Работоспособность и эффективность идеи проверили на экспериментальной установке мощность, которой 5кВт. На большой ТЭЦ мощностью 100 МВт криогенный аккумулятор собирал энергию, которая ночью экономилась с эффективностью 50%, а если использовать принудительный подогрев жидкой смеси, то эффективность достигает 70%. А этот показатель уже равняется к эффективности гидроаккумулирующей станции.
Следовательно, весь цикл работы криоаккумулятора можно разделить на 3 этапа:
— Сжижение воздушной смеси. Воздуха в систему поступает при помощи компрессоров, при этом его нужно очистить от различных примесей. Пыль и другие твердые примеси остаются в фильтрах, а чтобы очистить воздух от влаги, СО2 и углеводородов, применяются двухслойные адсорберы.
— Хранение в жидком состоянии. Сухой и горячий воздух поступает в двухступенчатый холодильный агрегат, предварительно воздушная смесь под давлением сжимается до 40 атм. В криогенной установке воздух, приводя в действие турбину и охлаждаясь, теряет много тепловой энергии. Далее воздушная смесь поступает медленным темпом в расширительную камеру. Вследствие этого большая часть воздуха переходит в жидкую фазу с температурой -196º, а та часть воздуха, которая осталась в газообразном состоянии, обратно подается в холодильную установку. Хранится жидкий воздух при атмосферном давлении в криотермосах, которые имеют двойную термоизоляцию.
— Высвобождение энергии. Этот процесс занимает около 20 минут. Высвобождение энергии происходит лишь тогда когда нужно выровнять нагрузку в электросети. Поэтому при помощи мощных насосов жидкий воздух откачивается из хранилища и нагнетается в испаритель. Резкая смена температуры приводит к моментально расширению воздуха. Стремительное расширение приводит в работу турбину, а она в свою очередь передает крутящий момент на редуктор и генератор.
Криоэнергетика имеет большое будущее, так как аккумулирование избыточной энергии не требует больших площадей и специального ландшафта как гидроаккумулирующие электростанции. Использование этой новинки даст возможность поддержать и обеспечить стабильную работу нестабильных источников энергии. Также отдельно хочется отметить абсолютную экологичность.
