Що роблять 9-метрові бетонні кулі на глибині сотні метрів біля узбережжя Каліфорнії та що у них спільного з сонячними панелями чи вітряками? Виявляється, німецькі вчені проводять глибинні випробування незвичайних акумуляторів для надлишків енергії, що виробляється. Як акумулятор розробниками були обрані дев’ятиметрові порожні всередині бетонні сфери.
Вчені з інституту енергетики та технологій енергетичних систем Фраунгофера розробили й зараз проводять випробування системи підводного зберігання енергії. Цей проєкт називається StEnSea, тобто The Stored Energy at Sea (російський варіант, можливо виглядав би як «Енергія, що зберігається в морі») і він передбачає занурення 9 метрових бетонних куль на морське або океанське дно. Саме атлантичне узбережжя Каліфорнії й було обрано для експерименту, там біля Лонг-Біч на глибині від 500 до 600 метрів зараз і проходять випробування незвичайних акумуляторів.
Як працює підводний акумулятор?
У кожну таку кулю вбудовано змінний (для полегшення обслуговування) модуль із помпою та системою зв’язку. При надлишку енергії в системі вироблення ця помпа почне викачувати з куль воду, створюючи всередині вакуум. Запланована різниця в тиску має становити 75 барів, тобто близько 74 атмосфер. У мережі немає інформації про товщину стін куль, але очевидно, що при такому тиску вони повинні бути насправді товстими — що й пояснює вага кулі, яка становить 400 тонн!
Коли ж ситуація на березі зміниться та енергія буде потрібна, то океанська вода під великим (йдеться про глибину в сотні метрів) тиском починає наповнювати кулі, шляхом розкручення класичної турбіни й генератора. Наразі місткість прототипу становить 0.4 мега-години, при потужності вироблення енергії в 0,5 мегавата. І, очевидно, йдеться лише про одну кулю, а не всю систему, що тестується. При масштабуванні потужність і місткість будуть пропорційно зростати.
Це не перше випробування, до того у 2016 році воно успішно відбулося на менш як 100 м глибинах Боденського озера з використанням куль меншого діаметру. Зараз настав час перевірити, як повнорозмірні акумулятори покажуть себе в умовах реального застосування на більшій глибині. Для допомоги вченим до проєкту приєдналися американський стартап Sperra і німецький виробник помп Pleuger Industries, що займається 3D-друком бетону.
У чому переваги та недоліки?
Очевидною перевагою таких підводних систем зберігання енергії є велика кількість місця на морському дні. Також варто відзначити такі переваги бетону як матеріал для куль як порівняно невелика ціна, довговічність, простота виготовлення та екологічність.
Що стосується недоліків (реальних і потенційних), то це питання того, скільки коштуватиме експлуатація системи помп на великій глибині, так само як і ціна можливого ремонту на всьому протязі роботи сховища. Також варто відзначити, що класична технологія гідроакумуляційних станцій ГАЕС (тобто закачування води з нижнього у верхній б’єф при надлишку енергії та злив закачаної води через платину при нестачі) повинна мати більшу енергоефективність.
Але для ГАЕС потрібен перепад висот, в ідеалі ще й пара високих берегів, щоб замкнути між ними воду — отже, і все впирається у відповідний рельєф. Та й клімат теж грає роль, у посушливій місцевості ГАЕС не збудувати. А система «бетонні кулі на морському дні» загалом вимагають лише наявності кількох сотень метрів глибини біля узбережжя — і таких ділянок безліч уздовж узбережжя неабиякої кількості приморських країн.
Скільки коштує кіловат-година?
А ось вартість зберігання енергії, за словами представників інституту Фраунгофера, є дуже конкурентоспроможною щодо інших технологій і може становити близько 4,6 цента за кіловат-годину. Глибина води від 600 до 800 метрів вважається ідеальною для оптимізації витрат та продуктивності.
Поки невідомо, чи отримає розвиток ця технологія, варто очікувати на результати тестового запуску і необхідний обсяг даних буде отримано лише через два роки, до кінця 2026 року. Якщо все пройде добре, то в планах інституту Фраунхофера випробувати ще більші сфери, наростивши їх діаметр до запланованих 30 метрів.
Більше цікавого:
- «Піщана батарея» для опалення цілого міста у Фінляндії
- Світло буде, або як «Ліванська мафія» заробляє на електричних генераторах
- Відновлювані джерела енергії: боротьба технологій і політики
Джерело: Fraunhofer Institute