Солнечная и ветровая энергетика развивается быстрыми темпами, а новые станции вводятся в эксплуатацию по всему миру. Увеличение объёмов энергии, производимой альтернативными источниками, делает вопрос об аккумулировании и сохранении энергии все более актуальным.
Еще буквально несколько лет назад водохранилища считались одним из надежнейших накопителей энергии, особенно для крупных ее объёмов. Специально создаются для хранения больших запасов воды резервуары. Впоследствии воду используют собственно для генерации электроэнергии. Данный метод показал себя как затратный материально, к тому же, такое хранилище энергии занимает большую площадь.
Группы ученых по всему миру не первый год трудятся над созданием все новых аккумулирующих установок, но создать емкое и не слишком дорогое хранилище пока не удавалось. Энергию, накопленную от солнца, ветра и прочих «зеленых» источников, следует хранить в довольно больших объёмах и при этом само хранилище не должно занимать слишком много места, чтобы его было удобно размещать вблизи крупных городов.
Ученые из Великобритании решили данную проблему при помощи сжиженного воздуха. Разработкой нового проекта занимались работники компании Highview Power Storage. Суть их изобретения состоит в том, что излишки выработанной электроэнергии используются с целью понижения температуры воздуха до -190 градусов Цельсия. От этого получают энергетический носитель в концентрированном виде, который носит в научных кругах название криоген. Сжиженный воздух сохраняют при помощи специального резервуара и давления в один бар.
Этот проект получил название LAES (хранилище энергии воздуха в жидком виде или криогеной энергии). Энергохранилище обладает рядом преимуществ в отличии от батарей и устройств, использующих технологии перекачивания воды.
Предложенная британскими учеными технология предполагает использование электричества для снижения температуры воздуха, который впоследствии сжижается. Резервуары для хранения криогена изолированы друг от друга, но закрыты не герметично. При необходимости системой производится вброс сжиженного воздуха в полость теплообменника. Там криоген нагревается (температура должна соответствовать показателям окружающей среды) под давлением в 70 бар. Благодаря такой процедуре сжиженный воздух снова становится газообразным. Процесс повторной газификации запускает турбину, генерирующую электроэнергию. Охлажденный воздух, который остается или рассеивается при данном процессе не улетучивается. Его улавливает специальное оборудование для дальнейшего использования в сжижении воздуха снова.
Ученые утверждают, что нагревание сжиженного воздуха до температуры окружающей среды компенсирует до 50 процентов энергетических затрат от самой процедуры. Если же температуру криогена повысить еще, то показатель компенсации энергозатрат возрастет до 75 процентов. Для нагрева может использоваться утилизация лишней тепловой энергии производства.
Британское криогенное энергохранилище прошло все необходимые испытания и уже вводится в эксплуатацию. Например, недалеко от Манчестера на сегодняшний день успешно функционирует пяти мегаваттная криогенная установка. Также, аккумулирующие резервуары были установлены на электростанции, вырабатывающей электричество из биомассы в городе Слау.
Компания Highview Power Storage завляет о том, что планирует со временем повышать мощность своих аккумулирующих установок. На данном этапе криогенные хранилища энергии имеют мощность 3,5 мегаватта. Представители компании-производителя намерены повысить этот показатель до уровня 8 или даже 10 мегаватт. Помимо этого, в планы компании на текущий год входит строительство четырех крупных разжижителей воздуха, двух резервуаров для жидкого воздуха, вмещающих по 7,7 тысяч тонн и играющих роль аккумулятора, восьми турбин по 25 мегаватт мощности каждая.
Хранение криогена не предполагает использование токсичных или редких соединений. Для энергохранилищ такого рода не требуется особых географических условий (отдельной большой территории как в случае с перекачкой гидроэнергии). LAES не требует огромных финансовых затрат как другие аккумуляторные системы. Криогенные установки могут быть интегрированы абсолютно в любую солнечную или ветровую станцию.
