Хранить энергию … в песке
Частицы кремнезема подаются под действием силы тяжести через электрические резистивные нагревательные элементы. Нагретые частицы хранятся в изолированных бетонных бункерах. Когда требуется энергия, нагретые частицы проходят через теплообменник, чтобы вырабатывать электричество для сети. Система разряжается в периоды высокого спроса на электроэнергию и перезаряжается, когда электроэнергия становится дешевле.
Базовая конфигурация хранилища обладает емкостью 26 ГВт•ч. Когда в сети избыток электричества, оно используется для зарядки накопителя. Для этого кварцевый песок пропускают через резистивные нагревательные элементы, в результате чего его температура повышается до 1200 °C. Горячий материал скапливается в термоизолированных бункерах-башнях. Идея хранилища энергии из кварцевогопеска была предложена Национальной лабораторией по изучению возобновляемой энергию. Ее отличает стабильность и низкая стоимость — всего 30-50 долларов за тонну
Если нужно получить сохраненную энергию, в нижней части бункеров открываются отверстия, и песок под действием силы тяжести высыпается в теплообменник, нагревая рабочий газ. Его давление повышается, и он начинает вращать турбины, от которых работают электрогенераторы. Отдавший тепло песок перемещают обратно в бункеры храниться там, пока не появится возможность снова нагреть его с помощью дешевой электроэнергии из сети.
Когда требуется энергия, горячие частицы под действием силы тяжести проходят через теплообменник, нагревая и создавая давление рабочего газа внутри, чтобы приводить в действие турбомашины и вращательные генераторы, которые вырабатывают электричество для сети.Система разряжается в периоды высокого спроса на электроэнергию и при наличии ограниченной солнечной фотоэлектрической или ветровой энергии, например, рано утром и вечером, во время приготовления ужина и при включенных телевизорах.После выгрузки отработанные холодные частицы снова загружаются в изолированные силосы для хранения до тех пор, пока условия (и экономические показатели) снова не станут подходящими для загрузки.
По словам ученых Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии США, которые предложили создавать хранилища энергии из кварцевогопеска, стоимость хранения энергии составит 2–4 доллара/кВт•ч.Причем такие установки можно создавать на основе инфраструктуры угольных и газотурбинных электростанций, выведенных из эксплуатации. Кроме того, песчаные накопители подходят для использования в качестве стабильного источника тепла для промышленных предприятий.
«Песок и бетонные бункеры с огнеупорной термоизоляцией доступны по цене, поэтому позволяют обеспечить дешевое хранение энергии, — рассказывает один из исследователей Патрик Давенпорт. — Традиционные системы, предназначенные для полноценного электроснабжения в течение 4 часов, сложно увеличивать до размеров, при которых они могут удовлетворять потребностям электросети целого города. Поэтому теперь, когда востребованы крупномасштабные накопители энергии, новая технология имеет большое значение».