Сжатый воздух лучше хранит энергию при смешивании с водой

Александр Березин — 13 сентября 2013 года, 18:27

Стартап SustainX только что ввёл в строй первую с 1991 года американскую станцию по хранению энергии при помощи сжатого воздуха — и одновременно первую в своём роде.

Традиционные мощности по запасанию энергии, некогда вводившиеся в строй в США, основывались на закачивании воздуха в соляные каверны с непроницаемыми стенами. При этом воздух нагревался, а тепло рассеивалось в подземных пещерах. Когда его энергию нужно было использовать, воздух выпускался наружу, подогревался природным газом и вращал турбину, вырабатывая электричество.

Нагрев тут необходим, чтобы избежать проблем с лопатками турбин, ведь при резком расширении воздух охлаждался, снижая температуру элементов энергоустановки. Само собой, использование такого хранилища требовало сжигания недешёвого углеводородного топлива, да и соляные каверны не очень распространены, оттого после роста цен на топливо популярность таких мощностей сошла на нет.

Сильная сторона пневматической накопительной станции нового типа — её модульность: для увеличения ёмкости можно просто наращивать количество труб с воздухом, без отчуждения значительных дополнительных площадей. (Иллюстрация SustainX.)


Новая станция производства SustainX, мощностью в 1,65 МВт работает по-другому. Воздух сжимает агрегат S 165, представляющий собой нижнюю часть судового низкооборотного дизельного двигателя. Мотор-генератор вращает коленвал двигателя, перемещая все шесть его поршней, сжимающих при этом смесь воздуха и пенящейся воды, которая затем поступает в ёмкости.

В их качестве могут использоваться обычные трубы для транспортировки газа, изначально созданные для высокого давления.

Когда электричество в часы пиковой нагрузки нужно «выпустить обратно», воздух двигает поршни, что позволяет генератору вырабатывать ток. Как видим, ключевое отличие новой технологии в том, что вода благодаря огромной теплоёмкости поглощает избыточное тепло ночью — при избытке электричества и сжатии воздуха — и отдаёт ту его часть, что не успела рассеяться. Цикл не требует сжигания природного газа или другого топлива. Наконец, ёмкость батарей можно увеличивать даже при том же S 165, просто устанавливая дополнительные блоки труб.

Нынешняя установка — испытательная. Полноразмерная же сможет выдавать 10–20 МВт на протяжении 4–6 часов дневной пиковой нагрузки.

Разработка видится оптимальным решением для выравнивания колебаний, вызванных непостоянством генерации электричества ветром и солнечными батареями, которые простаивают ночью.

Пожалуй, ключевым параметром системы является цена хранения. В отличие от ГАЭС, утверждают разработчики, здесь нет нужды в огромных первоначальных капвложениях, удорожающих киловатт ёмкости системы до нескольких тысяч долларов США. По их словам, имея срок службы в 20 лет, установка будет требовать всего $500 на киловатт-час ёмкости, и её можно будет разместить даже там, где нет значительных водных ресурсов.

Видимо, именно этими факторами и обусловлен выбор места для намеченного на ближайшие годы строительства первой установки: по уверениям SustainX, это будет КНР.

Подготовлено по материалам IEEE Spectrum.