 | Главная <<<
Аккумулирование энергии, полученной от ВИЭ
Wolfgang Kempkens
С помощью гениальной идеи американские ученые хотят решить мировую проблему углекислого газа, сделать работу электростанций на ископаемых источниках по возможности нейтральной по отношению к климату и одновременно сгладить пульсирующий характер производства электроэнергии с помощью ветроэнергетических установок и солнечных батарей.
...aмериканцы предлагают для повышение эффективности метода нечто новое. Они хотят подогревать углекислый газ выше 30 градусов по Цельсию и при давлении в 75 атмосфер закачивать в подземные полости. При таких значениях температуры и давления СО2 находится в сверхкритическом состоянии. Сжиженный углекислый газ при таких условиях уже давно используются. Это идеальный растворитель для ароматизаторов и кофеина, потому что он не загрязняет столь ценное сырье, как это делают органические растворители...
...Газ не должен оставаться все время под землей, а по мере необходимости использоваться для производства электроэнергии. Как и на пневмоаккумулирующей электростанции ПАЭС воздух, жидкий СО2 проходит через лопатки турбины, которая вращает электрогенератор, и подымается на поверхность. СО2 в таком состоянии является более эффективным чем воздух или даже пар. >>>
Эффективная энергетическая система.
В таких системах излишки электроэнергии, вырабатываемой ветроэнергетическими установками (ВЭУ), используются для производства регенерируемого водорода (RH2). Это делается посредством электролиза воды. При приложении постоянного напряжения к воде (Н2О), она разлагается на свои компоненты: водород (Н2) и водород (О2). Полученные газы можно использовать сразу или хранить в наземных или подземных хранилищах без существенных потерь.
С помощью различных технологий (например, двигатель внутреннего сгорания, газовая турбина, топливные элементы) мы можем снова соединить эти газы и получить электрическую энергию в необходимых в данный момент количествах. При воссоединении компонентов мы получаем не только электроэнергию и воду, но также и тепло, которое по принципу когенерации может подаваться близлежащим потребителям. Такая ветроводородная система работает без выбросов углекислого газа и не зависит от невозобновляемых ресурсов.>>>
Многие усилия прилагают ученые всего мира, чтобы научиться складировать электроэнергию, а потом в нужный момент времени использовать ее. На сайте WiWo grün рассказывается о новом проекте американского предприятия Gravity Power, в котором используется совсем новый способ аккумулирования энергии. Планируется построить три установки в Баварии и Баден-Вюртемберге для аккумулирования электроэнергии, производимой ветроэнергетическими установками и солнечными батареями. Суммарная мощность установок будет приблизительно равна мощности наибольшей в Германии гидроаккумулирующей станции Goldisthal в Тюрингии.
Особенностью новой системы является то, что в ней используется сила гравитации Земли и затраты должны быть гораздо ниже, чем на другие доступные аккумулирующие системы. Инженеры с консалтинговой фирмы Babendererde из Bad Schwartau, специализирующейся по строительству тоннелей, и строительная фирма Hochtief, входящая в испанский концерн ACS, произвели аудит данного проекта и решили принять в нем участие. Австрийская Andritz Group, специализирующаяся на строительстве гидроэлектростанций тоже готова к ним присоединиться. >>>
Немецкий журнал «Шпигель» привел диаграмму, в которой сравниваются к.п.д. различных аккумулирующих устройств. На ней мы видим, что гидроаккумулирующие системы имеют очень низкий к.п.д, но они являются единственными устройствами пригодными для практического применения в энергосистемах. Как бы, ни был важен этот показатель, приходится считаться с реальной ситуацией в сетях. Все же лучше сберечь половину излишней энергии, чем ее всю выбросить в окружающую среду в виде перегретого пара, или не вырабатывать ее вообще, принудительно снижая мощность ветрогенераторов. Гидроаккумулирующие электростанции существуют уже давно, но, похоже, сегодня они приобретают первостепенное значение.
Со слов «Шпигеля», сейчас в Германии работают около 30 гидроаккумулирующих электростанций, большинство из них, конечно, очень маленькие, мощность их составляет от 1,7 до 200 МВт, но все же, их суммарная мощность составляет около 7 ГВт, что равно мощности 4-5 АЭС.>>>
Гидроэлектростанции практически никогда не бывают загружены на все 100%. Меняется объем притока воды, меняется нагрузка и все такое. Так что если над всей Германией безоблачное небо и ветер по морю гуляет, намечается избыток мощности, ее можно качать в Норвегию, а накопленную в водохранилищах воду оставить на потом. Когда наступает «потом»: ветра нет, тучи над Дойчландом встали, можно запускать на полную мощность гидроагрегаты и восстанавливать баланс в Европе. Даже рассматривается вопрос о перекачке воды с нижнего бьефа в верхний для ее последующего использования.
Голландско-немецкий оператор высоковольтных сетей Tenne T, норвежский операторStatnett и государственный банк Германии KfW решили мечту сделать былью. Принято решение о прокладке двух кабелей высокого напряжение постоянного тока между Германией и Норвегией. Первый проект под именем NORD.LINK предусматривает прокладку подводного кабеля между городами Тонстат (Tonstad) (Норвегия) и Вильстер (Wilster) (Германия). >>>
Принцип такой системы прост: во время избытка мощности включаются компрессоры, нагнетают в подземные полости воздух, создавая там определенное давление, при нехватке мощности сжатый воздух крутит турбину, турбина генератор, который и возвращает в сеть запасенную энергию. Но существует проблемка. При сжатии воздух нагревается, тепло рассеивается, но потом при расширении происходит сильное охлаждение и возникает потребность в подогреве. На рисунке мы видим рекуператор, знакомый нам по доменному производству, который частично решает эту проблему. Разумеется, это не единственная проблема: нужно найти подземную полость, нужно чтобы она была герметичной, да нужного объема, да на приемлемом расстоянии от сети и т.д. и т.п. И это не учитывая чисто технических проблем. >>>
... бурно развивающейся ветроэнергетике потребовались технологии, аккумулирующие энергию, вот и вспомнили о водороде. Только решили использовать не сам водород, а полученный из него метан, т.е. главную составляющую природного газа. Назвали эту технологию «Power to gas» (энергия в газ). После получения метана безо всяких вредных примесей, его используют точно так же, как и природный газ, с тем же оборудованием и трубопроводами. Заманчиво, оборудование не должно быть дорогим, электричество бросовое (процесс работает только при избытке энергии), технология хранения и распределения отработана, сети и емкости в наличии. Ну а конечная себестоимость…>>>
Опыт строительства пневмоаккумулирующих электростанций уже имеется. Первая электростанция такого рода была построена в Германии в 1978 году возле города Гунторф компанией Е.ОN. Она выдавала мощность 290 МВт в течение двух часов. Вторая была построена в Америке в 19991 году и является комбинированной газотурбинной и пневмоаккумулирующей. Мощность ее составляет 110МВт в течение 26 часов. Особого развития это направление энергетики не получило ввиду низкого к.п.д., у станции в Гунторфе он составляет 42%. Но с началом нового тысячелетия, в связи с взрывообразным ростом мощности ветроэнергетических установок (ВЭУ), а также других альтернативных источников энергии, спрос на энергоаккумулирующие устройства резко возрос.
Профессор Симус Гарви (Seamus Garvey) из Ноттингемского университета предлагает установить на глубине 600 м под водой гигантские баллоны, в которых можно будет накапливать сжатый воздух под давлением в 60 атмосфер при температуре 630 градусов по Цельсию. >>>
Одним из путей решения проблемы стабилизации сети на краткосрочный период времени и есть инерционный накопитель энергии, или проще говоря, маховик.
Лидером в этой области является американская фирма Beacon Power. В 2011 году вступила в строй первая в мире инерционная электростанция этой фирмы в городе Стефентаун (Stephentown), штат Нью-Йорк, которая состоит из 200 маховиков, ее суммарная мощность составляет 20 МВт. Предназначена станция для стабилизации 10% электросети штата Нью-Йорк. Работы в этом направлении продолжаются.>>>
Немецкая еженедельная газета «Zeit» (Время) рассказала о планах Бельгийского правительства по строительству искусственного острова у побережья для сохранения электроэнергии, выработанную оффшорными ветропарками. Перед портовым городом Зеебрюгге вице-премьер и министр Северного моря (удивительное учреждение) Йоган ван де Ланотт (Johan Vande Lanottе) планирует создать подковообразный остров с гидроэлектростанцией. Если дует хороший ветер, а спроса на электроэнергию нет, электроэнергию используют для того, чтобы откачивать воду из резервуара внутри острова. Когда появляется спрос, открываются шлюзы, вода заполняет емкость, вращая при этом турбины, которые вырабатывают электроэнергию.Конечно, идея не нова, на подобном принципе и работает гидроаккумулирующая электростанция. Но здесь используется не большой перепад высот, а применяется принцип «до уровня».>>>
В журнале Шпигель я натолкнулся на интересную статью об использовании остановленных шахт района Рура в качестве резервуара для гидроаккумулирующих электростанций. На первый взгляд идея абсурдная, но руководители местного концерна RAG так не думают. Суть ихнего проекта такова: в нужное время с поверхности земли на глубину более тысячи метров подается вода, которая вращает турбину, которая вырабатывает электроэнергию, которая восполняет провалы графика выработки ветроэнергетических установок (ВЭУ) и солнечных батарей. Когда нет потребности в энергии, эту воду поднимают с глубины на поверхность в сооружаемое на поверхности искусственное озеро. Нужно заметить, что насосы и коммуникации для откачки воды уже существуют, они выполняли эту функцию на протяжении всего периода работы шахт. Хочу обратить внимание на огромный перепад высот 1200 метров в этой конкретной станции, это в 30 раз больше, чем перепад моей родной Днепровской ГЭС. То есть, каждый кубометр воды будет производить в 30 раз больше электроэнергии и емкость озера не будет такой огромной, как озера имени Ленина, извините на слове. Да и работать на полную мощность она будет только короткое время, а то и никогда, это как решит автоматизированная система, главное, чтобы запас по мощности существовал, это залог стабильной работы энергосистемы.>>>
|  |
