Полученные результаты свидетельствуют о том, что этот тип системы хранения энергии представляет собой конкурентоспособную альтернативу другим существующим системам, таким как гидроаккумулирующие электростанции, системы сжатого воздуха или аккумуляторные батареи.
Одна из важнейших глобальных проблем современности — ограничение глобального потепления и его последствий. Ископаемое топливо продолжает доминировать в энергетическом балансе. Однако внедрение возобновляемых источников энергии в странах Европейского союза растет с целью достижения углеродно-нейтральной экономики к 2050 году в соответствии с Парижским соглашением по изменению климата.
Европейский энергетический переход к декарбонизации основан на более широком использовании возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии. В Испании ожидается, что к 2030 году доля возобновляемых источников энергии в общем объеме производства достигнет 74% (Национальный комплексный план в области энергетики и климата, PNIEC).
Интеграция возобновляемых источников энергии в электросети — сложная проблема из-за их прерывистого характера и изменчивости спроса. В Испании, из-за ее расположения на полуострове, проблема усугубляется энергетической изоляцией от других стран. В этом контексте хранение избыточной электроэнергии, вырабатываемой с использованием возобновляемых источников, имеет важное значение для обеспечения непрерывности поставок. На основе проведенного исследования Ирен Доносо Мартин, одна из исследователей в этой группе, отмечает, что «система хранения энергии в жидком воздухе (LAES) — это перспективная технология для балансирования спроса и предложения электроэнергии. Помимо содействия внедрению возобновляемых источников энергии, она повышает их эффективность за счет использования избыточной энергии и снижает воздействие производства электроэнергии на окружающую среду».
Цикл LAES состоит из двух фаз (изображение): хранение (зарядка) и последующее восстановление энергии (разрядка).
На фазе зарядки энергия, извлеченная из возобновляемых источников, используется для сжижения атмосферного воздуха, который затем хранится при температуре -190°C в теплоизолированном резервуаре. На фазе разрядки часть накопленной энергии восстанавливается за счет испарения воздуха и его расширения в нескольких турбинах. Для повышения эффективности процесса загрузки и разгрузки (и, в конечном итоге, цикла) часть охлаждения, выделяемого воздухом при испарении, восстанавливается. Она хранится в резервуаре с плотным слоем камней для последующего использования в охлаждении сжатого воздуха. Кроме того, тепло, отводимое в процессе сжатия, используется с помощью термомасла, которое затем применяется для повторного нагрева воздуха перед его поступлением в турбину.
По сравнению с другими технологиями хранения энергии, LAES предлагает такие преимущества, как высокая плотность энергии (энергия, хранимая на единицу объема) и масштабируемость. В отличие от гидроаккумулирующих электростанций и систем хранения энергии на сжатом воздухе, LAES не имеет географических или экологических ограничений и может хранить больше энергии, чем батареи.
Ожидаемое в ближайшие годы крупномасштабное внедрение ветровой и солнечной фотоэлектрической энергии в Испании потребует хранения энергии ночью и ее высвобождения в пиковые дневные часы. Согласно исследованию, оценочная стоимость электроэнергии и хранения составляет 150 евро/МВт·ч и 50 евро/МВт·ч соответственно. «Технология LAES является конкурентоспособной альтернативой другим, таким как гидравлические насосы и сжатый воздух. Мы надеемся, что результаты этого исследования окажут социально-экономическое воздействие, которое будет способствовать развитию этой технологии для смягчения последствий глобального потепления и создания новых рабочих мест в энергетической отрасли», — заключают исследователи.
Легран, Матье; Родригес-Антон, Луис Мигель; Мартинес-Аревало, Кармен; Гутьеррес-Мартин, Фернандо. (2019). Интеграция систем хранения энергии на основе сжиженного воздуха в испанскую энергосистему. ENERGY 187. Номер статьи: UNSP 115965. DOI: 10.1016/j.energy.2019.115965
