В стремлении найти более эффективный способ хранения энергии для энергосетей итальянский стартап обратился к неожиданному ресурсу: углекислому газу. Компания под названием Energy Dome построила опытный объект, чтобы заставить парниковый газ работать на нужды хранения энергии.
Возобновляемые источники энергии развиваются по всему миру, но такие ресурсы, как ветер и солнце, не обеспечивают постоянного потока мощностей. Эта неравномерность создает острую необходимость в решениях для хранения. Сегодня крупномасштабное накопление энергии чаще всего опирается на литий-ионные аккумуляторы, которые дороги, или на гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), доступные лишь в определенных регионах. Дешевые системы хранения, которые можно развернуть где угодно, могут раскрыть новый потенциал для «зеленой» энергетики.
В Energy Dome считают, что углекислый газ может сыграть здесь ключевую роль. По утверждению компании, ее демонстрационная установка, где уже начаты испытания, скоро сможет безопасно и недорого накапливать энергию с помощью диоксида углерода, поставляемого коммерческими операторами.
Сжатие газов для накопления энергии — не новая концепция. Десятилетиями некоторые объекты по всему миру закачивали воздух под давлением в огромные подземные пещеры, а затем использовали его для выработки электричества на газовых электростанциях. Однако Energy Dome сосредоточилась на диоксиде углерода из-за его физических свойств.
Углекислый газ при сжатии до достаточно высокого давления превращается в жидкость — в отличие от воздуха, который превращается в жидкость только при экстремально низких температурах. Жидкий диоксид углерода может храниться в более компактных стальных резервуарах, расположенных рядом с точками генерации и потребления возобновляемой энергии.
В конструкции Energy Dome гибкая мембрана удерживает углекислый газ в огромном куполе при низком давлении. Когда имеется избыток электроэнергии, газ проходит через компрессор, достигая высокого давления. При этом процессе также выделяется тепло, которое также сохраняется.
Затем, когда энергия требуется сети, накопленное тепло используется для нагрева углекислого газа. Газ декомпрессируется и вращает турбину, генерируя электричество.
Генеральный директор Energy Dome Клаудио Спадачачини утверждает, что их первые полномасштабные объекты будут стоить чуть менее 200 долларов за киловатт-час (кВт⋅ч). Для сравнения, стоимость системы хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов сегодня составляет около 300 долларов за кВт⋅ч, согласно данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США. Спадачачини добавляет, что затраты могут снизиться примерно до 100 долларов за кВт⋅ч, если компания сможет масштабироваться до нескольких десятков крупных установок.
Концепция хранения энергии с помощью сжатого углекислого газа «действительно многообещающая», — отмечает Эдвард Барбур, исследователь энергетических систем из Лафбороского университета в Великобритании. Тем не менее, он полагает, что компания столкнется со значительными инженерными трудностями, например, с обеспечением работоспособности теплообменников в течение десятилетийнего срока службы станции.
Демонстрационная установка, где Energy Dome недавно запустила испытания, имеет емкость 4 мегаватт-часа — этого хватит, чтобы обеспечить энергией среднестатистический американский дом примерно на четыре с половиной месяца. Спадачачини заявляет, что после отладки демонстрационной площадки Energy Dome быстро перейдет к коммерческим объектам мощностью 200 МВт⋅ч, планируя начать строительство уже в следующем году на площадке в Италии.
Инженерные вызовы «непреодолимы, но и не незначительны», — резюмирует Барбур. Это означает, что сроки, которые цитировал Спадачачини для масштабирования, могут оказаться нереалистичными. Барбур предупреждает: «Я думаю, что предстоит уладить некоторые технические моменты, на что может уйти немного больше времени».
