Частка відновлювальних джерел енергії в енергетичному балансі світу невпинно зростає. Кількість вітрогенераторів та сонячних електростанцій постійно збільшується , але разом з цим все гостріше постає питання акумулювання виробленої енергії.
Багато країн світу поставили перед собою завдання досягти до 2050 року 100% забезпечення електроенергією за рахунок відновлювальних джерел. І саме технології ефективного зберігання енергії здатні гарантувати успіх цього енергетичного переходу.
Сьогодні існує багато технологій накопичення електроенергії. Це і ефективний електрохімічний метод акумулювання, такий як використання літій-іонних батарей. Але вартість батерей дуже висока і вони містять токсичні елементи. Це і установки , що використовують електроліз води для продукування водню і подальшого використання паливних елементів. Але таке рішення сьогодні одне з найбільш дороговартісних. Також слід згадати використання гідроакумулюючих електростанцій, в яких енергія генерується за рахунок закачування води в водойми , що розташовані в високих природніх точках. Але такі рішення дуже дорогі і можуть бути побудовані тільки в районах з конкретними географічними умовами. В даний час необхідні значні додаткові дослідження, щоб зробити подібні технології більш ефективними, безпечними і екологічно чистими. Багато компаній сьогодні працює над створенням різноманітних ефективних систем накопичення енергії. Концерн Siemens також переслідує цю амбітну мету - створити економічно вигідний та ефективний метод зберігання енергії. Протягом трьох років десятки інженерів компанії проводили фундаментальні дослідження з цієї важливої теми. І, схоже, команда на чолі з керівником проекту Till Barmeier, зробила прорив, який забезпечить важливу складову енергетичної революції - доступне акумулювання енергії. Запропоноване рішення водночас просте і блискуче: «Перед подачею до електричної мережі, енергія перетворюється в тепло, адже теплова енергія завдяки своїй щільності дозволяє акумулювати значну кількість енергії», пояснює Barmeier. Електричний нагрівач, за допомогою якого відбувається перетворення струму в теплову енергію, можливо представити собі як звичайний фен. Гаряче повітря, що утворюється, вводиться через систему труб в ємність для зберігання. Накопичувач також базується на простому принципі: він складається з стійкого ізольованого корпусу, який заповнений відповідним камінням.
Потік гарячого повітря нагріває кам'яний масив. Камені, що використовуються повинні бути здатні витримувати температуру понад 600 градусів без пошкодження чи розплавлення» Але яким чином здійснити звортнє переторення, щоб знову отримати електроенергію? Цей процес також використовує дуже простий принцип. Це технологія парової турбіни , яка вже більше 125 років доводить свою надійність. Первинне холодне повітря проходить через накопичувач і далі вже розігріте подається в котел, де утворюється пара під високим тиском. Пара приводить в дію турбіну і вироблена електрика подається в мережу.
Розробники розраховують, що таким чином вдасться перекрити вузькі місця між надлишковим виробництвом енергії та її відсутністю у несприятливі дні. Новий акумулятор дозволяє створити тижневий резерв , але не є сезонним накопичувачем, за допомогою якого можливо було б зберігати енергію протягом трьох місяців для зимового періоду. Інноваційна система зберігання енергії не вимагає ніяких токсичних матеріалів або хімічних сумішей. Вона працює, використовуючи безпечні компоненти і процеси. Технологія не потребує процесу горіння, не створює шкідливих викидів і є вибухо- та пожежобезпечною. Камені для накопичувача можна отримати в багатьох місцевих кар'єрах.
В даний час, в рамках спільного науково-дослідного проекту «Future Energy Solution» (FES), Siemens, спільно з Hamburg Energie та Technischen Universität Hamburg, проводить тестування на випробувальній базовій моделі накопичувача. Теплоакумулююча частина цього проекту має площу близько 400 квадратних метрів. Проте, в ньому відсутній другий контур : теплообмінник з турбогенератором, який виробляє електрику.
І вже навесні 2017 року Siemens розпочне будівництво повноцінного накопичувача, потужністю 36 МВт-год , що буде розташований в районі Hamburg-Altenwerde / Німеччина. Об'єм наповненого каменем накопичувача складатиме 2000 кубічних метрів. Компактний турбогенератор зможе працювати зі збереженою тепловою енергії протягом 24 годин, з потужністю 1,5 МВт.
Команда Siemens також розробляє варіант переоснащення існуючих електростанцій на викопному паливі в інноваційні системи накопичення енергії. Для цього потрібне лише додаткове оснащення у вигляді нагрівача та кам'яного сховища. Таким чином технології минулого та майбутнього зливатимуться для досягнення енергетичного переходу.
За матеріалами: https://www.siemens.com/global/en/home.html