Физическото съхранение на енергия може да бъде евтино средство и да представлява трайно решение за стабилизиране на електропреносната мрежа, пише Кейси Кроунхарт в коментар за сп. MIT Technology, публикуван и от Capital.fr*…
Използването на химични реакции за съхраняване на енергия е практично и има голям потенциал за развитие. Съществуват милиони начини да се прави това и затова батериите са станали синоним на съхранение на енергия.
Междувременно все повече хора започват да мислят нестандартно. За да намалят разходите и да съхраняват големи количества енергия за дълги периоди от време, редица изследователи и компании прилагат иновативни методи: помпат вода в земята, компресират газ в подземни пещери или огромни резервоари и дори повдигат гигантски блокове.
С увеличаването на капацитета на производство на възобновяема енергия от непостоянни източници като вятъра и слънцето, все повече нараства необходимостта от съхранението и пренасянето ѝ в даден момент към потребителите, които се нуждаят от нея. Част от това съхранение на енергия може да се осъществи по начин, различен от този, който познаваме с батериите. Така че нека разгледаме по-подробно причините за появата на алтернативи на батериите и какво трябва да се направи, за да станат те реалност.
Производството на електроенергия във ВЕЦ-ове чрез изпомпването на вода има предели
Може би си спомняте от часовете по физика в гимназията, че енергията може да се съхранява под формата на потенциална енергия: като повдигате една книга, тя съдържа енергия, която се освобождава, когато я изпуснете и гравитацията я тегли надолу. Това падане е кинетична енергия в действие.
Тази проста концепция, под формата на изпомпвана водноелектрическа енергия, е в основата на 90% от съхранената енергия в света днес. Всъщност по-голямата част от съхранението на енергия по цялата планета става чрез повторното изкачване на водата нагоре.
В една помпо-акумулаторна водноелектрическа централа (ПАВЕЦ) излишната електроенергия се използва за изкачването на водата от един резервоар в друг. След това единственото, което трябва да направите, е да отворите шлюзовете и да оставите гравитацията да си свърши работата: водата тече надолу през турбината като произвежда електричество. Това е евтин и относително лесен начин за съхраняване на енергия за по-късно.
Все пак развитието на ПАВЕЦ има предели, тъй като тази техника изисква специфични географски условия, да не говорим, че нарушаването на естествените хидрологични системи може да се отрази негативно на околната среда.
Някои изследователи се опитват да преосмислят идеята за съхранение на енергията чрез използването на гравитацията, без да се разчита на водата.
EnergyVault, например, създава гравитационна батерия, използваща система от издигащи се подемници за съхраняване на енергия чрез подреждане на блокове от тежки композитни материали нависоко и трансформиране на наличната електрическа енергия в потенциална. Когато търсенето на електричество е високо, крановете спускат тези блокове един по един, използвайки реверсивността на подемните двигатели, които след това функционират като генератори и връщат електричеството към разпределителната мрежа. Технологията има по-дълъг жизнен цикъл от този на химическите батерии, без загуба на дългосрочна ефективност, много ниска консумация на редкоземни елементи, а металната структура и блоковете с тежести могат да бъдат направени чрез прилагането на методите на кръговата икономика. Компанията обявява възвръщаемост до 90%.
Друга компания, Gravitricity, разработва технология, базирана на същите принципи на физиката, но вместо да повдигат тежести, крановете ги оставят да се спускат в изоставени шахти от мини.
Тези системи могат да бъдат високоефективни и да възстановяват голяма част от енергията, която консумират. Те могат да работят дълго време, така че да бъде икономично да се съхранява енергия в продължение на дни, седмици или дори месеци.
Привържениците на това решение твърдят, че системите, базирани на гравитацията, могат да спомогнат за осъществяване на дългосрочно съхранение. Но има и голяма доза скептицизъм относно бъдещето на този метод, тъй като изграждането на инсталациите ще изисква много работа и поддръжката им може да се окаже по-трудна от очакваното. EnergyVault постига съществен напредък в изграждането на такъв проект в Китай, въпреки че напоследък компанията е изработила и множество инсталации с литиево-йонни батерии.
Съхранение на енергия: проект за милиарди долари, който ще види бял свят през 2028 година
Нека се върнем отново към уроците по физика от гимназията, за да разгледаме друго явление: налягането. Ако компресирате нещо в по-малко пространство, увеличавате налягането.
Зад идеята за трансформирането на това налягане в използваема енергия стои сгъстеният въздух. Всичко, от което се нуждаете, е подземна солна пещера. Когато имате излишък от електричество, можете да пуснете помпи, които да нагнетяват въздух вътре в пещерата. След това, когато имате нужда от енергията, просто отваряте клапана и изтичащият въздух ще завърти турбината, която ще произведе отново електричество.
В света има само две такива съоръжения: едното е в Германия, а другото в Алабама, САЩ. В миналото те са били свързвани с изкопаеми горива, тъй като работят основно с електроцентрали на природен газ. Но днес компаниите искат да преосмислят съхранението на сгъстен въздух, като го използват за възобновяема енергия и разширяват областите му на приложение.
В началото на годината местните власти в Калифорния подписаха договори с Hydrostor, която изгражда най-голямото съоръжение за съхранение на сгъстен въздух в света. Вместо да разчита на естествени геоложки условия, Hydrostor възнамерява да издълбае три дълбоки кладенци в земята, в които да съхранява сгъстения въздух.
Това е проект за милиарди долари, който може да бъде пуснат в експлоатация още през 2028 г., за да съхранява енергия и да помогне за рационализиране на електрическата мрежа на Калифорния, използвайки само въздух.
Други компании възприемат различен подход към същата идея. Energy Dome, италиански стартъп, иска да компресира въглероден диоксид вместо въздух, за да съхранява енергия. Това изобщо не би изисквало големи подземни пещери.
Производството на електроенергия: какво е бъдещето на електрическите централи
Някои компании се опитват да съчетаят тези нови подходи за съхранение на енергия със самото ѝ производство, за да направят новите електроцентрали по-гъвкави.
Да вземем например геотермалната енергия, която използва топлината на земята. Геотермалните електроцентрали обикновено се използват за това, което се нарича „базова енергия“, т.е. те винаги работят с приблизително еднакъв капацитет.
Една нова компания, наречена Fervo Energy, наскоро демонстрира, че може да съхранява енергия от своите геотермални кладенци. Това става чрез напомпване на вода в тези кладенци. С течение на времето тя може да увеличи налягането под земята и когато това налягане се освободи, геотермалната централа произвежда повече електричество от обикновено.
Това е впечатляващ начин за съхраняване на енергия, който може да разшири възможностите на геотермалните електроцентрали в бъдеще.
*Превод Георги Саулов
