Хранилище тепловой энергии от ВИЭ

Параллельно с стремительным ростом мощностей возобновляемой энергетики идут разработки и тестирования различных технологий хранения энергии. Всем известный факт цикличности генерации энергии от солнца и ветра (отсутствие солнечного света и дуновение ветра) вынуждает создавать источники накопления и хранения этой энергии для заполнения суточного графика нагрузок у потребителей.

На своей площадке мне неоднократно приходилось рассказывать о системах хранения энергии для обеспечения надежного электроснабжения промышленности и населения.   

Информация, с которой хочу вас познакомить сегодня, также относится к накоплению и хранению энергии, но весьма оригинальным способом. Крупные хранилища тепловой энергии из «горячих камней» станут альтернативой гидроэлектростанциям, и, по моему мнению, имеют инновационную перспективу.

Еще два года назад (информация прошла незаметно), в рамках работы нового исследовательского центра во главе с Ньюкаслским университетом запущена электростанция, в которой используется энергия разницы температур между горячими и холодными частичками горной породы (гравием). Как заявляют создатели – это первое в мире насосное хранилище тепловой энергии (Pumped Heat Energy Storage, PHES).

Демонстрационная электростанция в Фареме (Хэмпшир) подключена к сети и в ее состав входит тепловой насос мощностью 150 кВт, который способен работать реверсивно в качестве теплового двигателя и конвертировать электрическую энергию в тепло и наоборот.

Получая избыточную электроэнергию из сети во время пикового увеличения мощности выработки (например, от солнечных электростанций), система задействует тепловой насос и превращает электричество в термическую энергию с помощью инертного газа – аргона. Со стороны горячего контура аргон сжимают, пока он не нагреется до 500° С, с холодного – расширяют до снижения температуры -160° С.

В обоих случаях газ пропускается через так называемые «термальные батареи» – герметичные и теплоизолированные камеры, содержащие слои из различных фракций измельченных камней – и отдает энергию материалу в хранилище. Оттуда газ выходит на новый цикл уже с температурой окружающей среды. Таким образом получаются два аккумулятора тепла: «батарея из горячих камней» и «холодная криогенная батарея», каждая из которых способна сохранять энергию до восьми часов.

Для высвобождения накопленной энергии необходим обратный процесс: аргон проходит в противоположном направлении, соответственно нагреваясь или охлаждаясь, и в последующем используется тепловым двигателем для выработки электроэнергии, которую можно возвратить в сеть. Особенностью установки является то, что местные потребители могут получать непосредственно тепловую энергию для нужд отопления или кондиционирования.

Согласно инженерам британского университета, первое хранилище перекачиваемой тепловой энергии имеет емкость 600 кВт. ч и работает с эффективностью до 95%. На реализацию проекта было потрачено 15 миллионов фунтов стерлингов.

«Эта технология работает как батарея, только в крупном масштабе. Она дешевле, надежнее и эффективнее химических систем, при этом нет потребности в опасных и редких материалах, используемых в сегодня в обычных аккумуляторных технологиях. Более того, и тепло и холод – самые «популярные» виды энергии, поэтому пользователь сможет сам выбирать, какой из них ему наиболее подходит именно в данный момент», — поясняет доктор Эндрю Смолбоун, один из авторов проекта.

Власти Великобритании планируют значительно увеличить долю ветровой и солнечной энергетики, которые являются нестабильными источниками. В тоже время, подобные энергохранилища будут поставлять энергию в сеть бесперебойно и по требованию.

Как говорят ученые, они могут стать ключевым решением для обеспечения стабильных поставок энергии из возобновляемых источников исходя из требований экономики 21-го века, тем более, что в стране планируется использовать почти четверть электроэнергии из хранилищ к 2030 году.

«Большинство энергохранилищ в мире – около 99% – это крупные гидроэлектростанции, но они имеют географические ограничения. Батареи можно использовать где угодно, но в 2030 году их стоимость использования будет на 33-66 процентов дороже, чем гидроаккумуллирующая энергетика. — говорит Смолбоун. — Насосное хранилище тепловой энергии имеет низкую себестоимость, подобно гидроэлектростанциям, но может размещаться практически везде без ограничений, а также дает возможность локальной подачи тепловой и криогенной термальной энергии по требованию».

В ближайшие месяцы планируется подключение хранилища тепловой энергии — теплоаккумуллирующей электростанции к национальной сети Британии для демонстрации работы системы в реальных условиях.

По материалам источника:

Спасибо за прочтение. smileyЕсли вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения