Кріоенергетика – це акумулювання надлишкової енергії за допомогою скраплення повітря в холодильних установках. Ця новинка вже використовується в Англії. В енергомережах виникають добові перепади навантаження і ось зрідження атмосферного повітря в кріогенній акумулюючої електростанції, дало можливість вирівняти генерацію енергії нестабільних джерел (вітро – і геліоелектростанції). Вже більше ста років як винайдені складові частини кріоакумулятору, але тільки в наші дні прийшла ідея об’єднати їх в один пристрій.
Як і сама ідея акумулювання тимчасово незатребуваної енергії, так і сама установка і принцип роботи її дуже прості. Щоб акумулювати надлишок енергії повітря охолоджують до температури -196º. В результаті охолодження гази, азот і кисень переходять у рідкий стан, що дає можливість цю рідку суміш з мінімальними втратами закачати в сховища. Сховище побудоване як термос, в ньому при атмосферному тиску рідке повітря може зберігатися до 7 днів. Далі у випадку падіння навантаження в електромережі, використовується акумульоване рідке повітря для вирівнювання навантаження. Повітря із сховища надходить у випаровувач. У випаровувачі повітря розширюється в 700 разів і тим самим приводить в дію турбіну. При цьому абсолютно не потрібен попередній нагрів, вистачає невеликої різниці температури, щоб стався різкий викид прихованої енергії рідкої суміші.
Працездатність і ефективність ідеї перевірили на експериментальній установці потужність, якої 5кВт. На великий ТЕЦ потужністю 100 МВт кріогенний акумулятор збирав енергію, яка вночі економилася, з ефективністю 50%, а якщо використовувати примусовий підігрів рідкої суміші, то ефективність досягає 70%. А цей показник вже дорівнює ефективності гідроакумулюючої станції.
Отже, весь цикл роботи кріоакумулятора можна розділити на 3 етапи:
– Зрідження повітряної суміші. Повітря в систему надходить за допомогою компресорів, при цьому його потрібно очистити від різних домішок. Пил та інші тверді домішки залишаються в фільтрах, а щоб очистити повітря від вологи, СО2 і вуглеводнів, застосовуються двошарові адсорбери.
– Зберігання в рідкому стані. Сухе і гаряче повітря надходить у двоступінчастий холодильний агрегат, попередньо повітряна суміш під тиском стискається до 40 атм. В кріогенній установці повітря, приводячи в дію турбіну і охолоджуючись, втрачає багато теплової енергії. Далі повітряна суміш поступає повільним темпом в розширювальну камеру. Внаслідок цього більша частина повітря переходить в рідку фазу з температурою -196º, а та частина повітря, яка залишилась у газоподібному стані, назад подається у холодильну установку. Зберігається рідке повітря при атмосферному тиску в кріотермосах, які мають подвійну термоізоляцію.
– Вивільнення енергії. Цей процес займає близько 20 хвилин. Вивільнення енергії відбувається лише тоді коли треба вирівняти навантаження в електромережі. Тому за допомогою потужних насосів відкачується рідке повітря із сховища і нагнітається у випарювач. Різка зміна температури призводить до моментально розширення повітря. Стрімке розширення приводить в роботу турбіну, а вона в свою чергу передає крутний момент на редуктор і генератор.
Кріоенергетика має велике майбутнє, так як акумулювання надлишкової енергії не вимагає великих площ і спеціального ландшафту як гідроакумулюючі електростанції. Використання цієї новинки дасть можливість підтримати і забезпечити стабільну роботу нестабільних джерел енергії. Також окремо хочеться відзначити абсолютну екологічність.
