Много ли энергии можно спрятать в мешок?

Много ли энергии можно спрятать в мешок?

Александр Березин 

По непостоянству ветер можно сравнить лишь с сердцем красавицы, что уже давно сделали в русском переводе «Риголетто». По всем расчётам, при достижении эоловой энергетикой 20% от общей мощности энергосистемы последняя неизбежно должна войти в предельно неустойчивое состояние. Что делать? Быть может, попробовать пневматические аккумуляторы, накапливающие энергию офшорных ветряков?

Литий безумно дорог и не слишком долговечен. ГАЭС не всегда удобны и требуют больших единовременных капзатрат. А вот пневматическим аккумуляторам, о которых всё вдруг заговорили, нужен дешёвый энергонакопитель (воздух!) и не нужно ни пяди суши.

Когда вы читаете эту заметку, исследователи из Ноттингемского университета (Великобритания) испытывают Energy Bag — огромный надувной мешок, заякоренный на небольшой глубине неподалёку от Оркнейских островов (Шотландия).

Сами шары могут быть и небольшими, и в пару десятков метров. На дно их опускают в стальных клетках, чтобы не всплыли. (Здесь и ниже фото Thin Red Line Aerospace.)

В Массачусетском технологическом институте (США) уже пробовали сделать нечто подобное с полыми бетонными шарами, но те оказались подвержены химической деградации (очевидно) и плохо переносили нагрузки на растяжение. А вот надувные шарики ноттингемцев сделаны из пластика (производитель, Thin Red Line, выпускает также ткани для аэрокосмической промышленности), которому не угрожает вода и не слишком страшны растягивающие нагрузки.

Почему море? Профессор Шемус Гарви, возглавляющий проект, напоминает, что на поверхности давление равно атмосфере, а на глубине оно... ну, это вы и без нас знаете. Зато вы вряд ли в курсе, что плотность энергонакопления пневматического аккумулятора возрастает прямо пропорционально давлению. На глубине в 600 м, где и проходят испытания, 20-метровый шар запасает 70 МВт•ч энергии, что эквивалентно 300-тонному литиевому аккумулятору стоимостью в десятки миллионов долларов, а также количеству электричества, которое генерирует за 14 часов стандартная наисовременнейшая ветряная турбина в офшорном ветропарке. Уже прониклись? Если нет, смотрите видео:

Проблемы есть, и одна из них — КПД. Когда в пустой мешок, по сути являющийся оболочкой воздушного шара-метеозонда, нагнетается воздух, механические потери неизбежны. КПД в 75–85% — пока высшее достижение Energy Bag. Правда, в отличие от обычных аккумуляторов, здесь нет эффекта саморазряда: пневматический запорный клапан не потребляет энергии. А когда накопленное нужно извлечь, требуется лишь открыть клапан, и вода сама вытеснит воздух с шестисотметровой глубины, и та же система, которая накачивала его, отдаст энергию обратно в сеть.

Разработчики Energy Bag считают проект вполне годным для малого и среднего бизнеса: по стоимости такая система будто бы много дешевле аварийного дизель-генератора, работающего во время блэкаута и резко повышающего стоимость электроэнергии (солярка!). Понятно, что развёртывание подобных сооружений возможно лишь в прибрежных районах. Как говорят изобретатели, система скоро найдёт себя как нишевое приложение к офшорным ветрякам, рядом с которыми вдоволь и лишней пиковой генерации, и нужных глубин. Охотно верим!

Самый большой Energy Bag пока накапливает лишь 70 МВт•ч, но и это равно аккумулирующей способности тысяч электромобилей. Одного мешка уже хватает для компенсации неравномерности работы даже самого мощного офшорного ветряка.

Подготовлено по материалам NewScientist.