Перспективы аккумуляторов энергии на сжатом воздухе

Проект Ricas 2020

Ветер и солнце — это два непредсказуемых ресурса, которые становятся все более важными в качестве источников энергии. Это означает, что мы сталкиваемся с растущей потребностью в объектах хранения энергии, поскольку часть энергии не может быть использована сразу же при ее генерации и она должна быть сохранена до тех пор, пока не понадобится.





 

Самый дешевый способ заключается в использовании  водохранилищ в качестве гидравлического аккумулятора: то есть выработка электроэнергии с использованием хранимой воды, во время пиковых нагрузок на энергосистему, а затем закачивание воды обратно в резервуар на возвышенности, когда доступен избыток возобновляемых источников энергии. Тем не менее, это решение применимо только в горных районах, таких, как Норвегия и ряде других стран.

 

Географически менее удачливые страны и регионы могут использовать воздух вместо воды как способ накопления энергии. Под эгидой Европейского Союза, европейские ученые, с помощью научно-исследовательского проекта (Ricas 2020) независимой исследовательской организации SINTEF,  пытаются превратить эту концепцию в жизнеспособную перспективу. Участники проекта ищут потенциальные хранилища по всему миру, например заброшенные пещеры и шахты могут быть использованы в качестве места хранения.

Принцип работы хранилища на сжатом воздухе

Общий принцип, который уже применяется в нескольких местах, состоит в использовании излишков электроэнергии для сжатия воздуха, который затем хранится в подземном хранилище. Когда необходимо высвободить энергию, воздух выходит через газовую турбину, которая генерирует электричество. Существующие установки этого типа часто используются для удовлетворения пикового спроса в качестве дополнения к классической электростанции, обеспечивая нужное количество электроэнергии, которое необходимо в разное время в течение дня.

Физика процесса сохранение энергии в виде сжатого воздуха является результатом закона, который знаком каждому велосипедисту: процесс сжатия воздуха - нагревает насос.

«Чем больше теплоты сжатия, тем больше энергии  сохранит воздух, когда он будет выпущен из хранилища, тем больше работы он может выполнять, проходя через газовую турбину.

Мы считаем, что сможем сохранить большее количество такого тепла, чем современные технологии хранения, таким образом, увеличим чистую эффективность хранения энергии», говорит Джованни Перильо, руководитель проекта Ricas 2020 из SINTEF.

Подземные резервуары как хранилище тепла

Два крупнейших хранилища сжатого воздуха в мире находятся в Германии и США. Эти подземные резервуары созданы в соляных пластах. Но эти аккумуляторные станции теряют значительную часть потенциальной энергии сжатого воздуха, потому что они не включают в себя систему для сохранения тепла, производимого на стадии сжатия воздуха.

Участники Ricas 2020 знают рецепт для снижения этих потерь в будущих подземных хранилищах. В основе рецепта - дополнительная станция, которая и дает решение.

• На своем пути вниз к подземному резервуару, горячий сжатый воздух проходит через отдельную камеру, заполненную щебнем.
• Горячий воздух нагревает камень, который сохраняет большую часть тепла.
• Холодный воздух хранятся в основной полости.
• Когда воздух возвращается обратно через щебень он подогревается камнями и уже горячим будет использоваться для выработки электроэнергии .
• Горячий воздух  попадает в турбину турбину, где генерируется электричество.

Дешевле, чем существующие батареи

Руководитель проекта SINTEF объясняет, что эта технология может повысить эффективность системы хранения энергии до 70-80%. Соответствующие цифры для большинства существующих хранилищ не выше  45 — 55 %, а это означает, что полученная энергия является только  половиной того, что первоначально было использовано для сжатия и закачивания  воздуха в хранилище.

Месторасположение

Джованни Перильо говорит, что есть только одно требование в отношении выбора месторасположения. Большие полые пространства уже должны существовать, так как выкапывать новые резервуары и делать их безопасными было бы слишком дорого.

Таким образом, участники проекта, предполагают то, что существующие заброшенные подземные пространства могут быть использованы для размещения сжатого воздуха.

Мембрана для герметизации 

Исследователи SINTEF также разрабатывают  герметизирующую мембрану, которая будет необходима для поддержания  хранилища сжатого воздуха в герметичном состоянии. Масштабное производство такого материала, соответственно, зависит только от результатов начатого исследования.

Планы

Посреди альпийских ландшафтов южной Германии, профессор Маттиас Финкенрас, исследует использование сжатого воздуха для хранения энергии в течение многих лет.

Он объясняет, что низкий КПД тех немногих хранилищ сжатого воздуха, которые уже введены в эксплуатацию, уменьшили интерес и повлияли на инвестиции в разработку более энергоэффективных версий хранилищ энергии на сжатом воздухе.

«Если партнеры по проекту Ricas 2020 успешно реализуют свои планы по эффективному сохранению тепла, то использование сжатого воздуха для хранения энергии может стать настоящим прорывом», говорит профессор Финкенрас.опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170328083107.htm