Сжатый воздух и горячий песок помогут аккумулировать излишки солнечной энергии в Англии

Британская компания Cheesecake Energy договорилась создать в английском городе Колчестер комплекс для демонстрации технологии накопления и хранения возобновляемой энергии в сжатом воздухе и нагретом песке. Аккумулирующая установка собирается в стандартных 6-м грузовых контейнерах из подручных материалов и может служить примером малобюджетной альтернативы хранению энергии в литиевых батареях.

Источник изображения: Cheesecake Energy

«У нас есть реальные проблемы в Великобритании, где застройщики хотят построить жилые комплексы или новые коммерческие объекты, а им в основном говорят: "Вы сможете получить достаточно [зелёной] энергии для этого в 2030 году", — рассказал соучредитель компании Cheesecake Energy Майкл Симпсон (Michael Simpson). — Для них распределительные сети развиваются недостаточно быстро».

Предложение Cheesecake Energy отличается простотой и дешевизной. В составе комплекса присутствует солнечная электростанция (в проекте Колчестера она будет 8-МВт). Днём избыток электричества подаётся на аккумулирующее устройство. В его состав входят переделанные двигатели от грузовиков Volvo, генераторы, компрессоры, ёмкости с песком и баки для хранения воздуха под давлением.

С помощью излишков энергии система закачивает воздух в баки, а выделяемое в процессе сжатия тепло отводит в бункеры с песком и гравием. Чтобы отдать энергию ночью или при повышенном потреблении, система запускается в обратном порядке. Воздух стравливается и нагревается, после чего в процессе расширения раскручивает валы генераторов и вырабатывает энергию. По словам разработчиков, на номинальной мощности установка способна работать от 5 до 12 часов. Цена вопроса — всего 500 тыс. фунтов стерлингов ($630 тыс.). Количество контейнеров можно масштабировать.

В Колчестере система Cheesecake Energy будет запущена в 2024 году. Если она себя зарекомендует, последуют другие заказы. Производителю не нужны будут дорогие компоненты и дорогой литий. Сырьё для накопления энергии буквально лежит под ногами.

Если речь идёт об аккумулировании тепла без перевода его в электрическую энергию, то решение может быть ещё эффективнее. В знаменитой своими разработками Окриджской национальной лаборатории (ORNL) в прошлом году даже создали специальную группу для поиска подобных решений применительно к архитектуре. Группа разрабатывает методы аккумулирования тепла в зданиях, чтобы перевести их на частичное самообеспечение энергией. Это непростой вопрос, и он требует государственной поддержки, поскольку инвестиции будут очень и очень долгосрочными. Бизнес на такое вряд ли будет готов.

Другая компания — нидерландская Kyoto Group — предлагает установки для хранения тепла и отдачи его по запросу. Подобная услуга может быть востребована в энергоёмкой промышленности, например, сталелитейной или при производстве картона. Установка Kyoto Group хранит тепло в расплаве солей при температуре до 400 °C — оно получается либо напрямую от источника тепла, либо при использовании для нагрева излишков электричества. На выходе установка выдаёт водяной пар нужной температуры. Опытная установка уже обслуживает производство бумаги под Копенгагеном, выдавая в нагрузку разогретый до 180 °C пар.

Источник изображения: Kyoto Group

Нетрудно представить, что выгоду из подобных систем можно извлечь только при строжайшей оптимизации. Следить за меняющимися ценами, прогнозом погоды, режимами работы установок и многим другим лучше доверить компьютеру, а не живому оператору. Этим заняты разработчики соответствующих программ, например, компания Maplewell Energy из Колорадо. Компания помогла одному из продуктовых магазинов таким образом автоматизировать работу холодильников, что они сами выходили на повышенную мощность в моменты самых низких цен на электричество, набирая несколько резервных градусов для отключения на время, когда цены на электричество повышались.

«Получение на 100 % декарбонизированной распределительной энергосети — это не что иное, как проблема оптимизации», — утверждает глава Maplewell Мэтью Ирвин (Matthew Irvin).