Как можно хранить "зеленую" электроэнергию. Топ технологий

Зеленые объект генерируют электроэнергию нестабильно, и это не только значит, что без ветра или ночью производство останавливается, но и то, что часто электроэнергия производится с избытком, который некуда применить, и который теряется впустую. Чтобы не терять драгоценные киловатты, разрабатывают различные технологии преобразования «зеленой» электроэнергии в другие виды энергии, более «транспортабельные».

Преимущество электроэнергия активно преобразуется по технологиям Power-to-X (электроэнергия-в-Х), где X – конечный продукт, в который преобразуется электроэнергия. Такие технология позволяют децентрализовать преобразование избыточной электроэнергии, например, в тепло или топливо, пишет ресурс Sunnik.

Наиболее известный эффективный способ – Power-to-Gas (электроэнергия-в-газ, P2G). Электроэнергия, выработанная «зелеными» электростанциями, преобразуется в горючий газ с помощью электролиза водорода. Затем этот горючий газ можно подавать в общественную газовую сеть, хранить или использовать в качестве топлива.

Газовые синтетические виды топлива особенно важны для промышленных предприятий, так как энергоемкие отрасли промышленности нельзя полностью электрифицировать. Даже при высокой степени электрификации газ будет оставаться важным компонентом энергетической системы будущего.

Первая в мире экспериментальная установка с использованием Power-to-gas была запущена в 2014 году немецкой компанией Thüga. Установка работает на территории энергоснабжающей компании Mainova во Франкфурте. КПД установки достигает до 77% (в пределах диапазона нагрузки от 50 до 325 кВт вся установка — от отбора мощности до подачи газа), если основываться на теплоте сгорания.

Также есть концептуальные разработки, подтверждающие, что установка «электроэнергия-в-газ» может использоваться и для рынка первичной регулирующей мощности.

Power-to-Liquid (Электроэнергия-в-жидкое топливо, P2L) – из «зеленой» электроэнергии и даже из газа, полученного на установках «электроэнергия-в-газ», производят жидкое топливо. Благодаря этой технологии можно, например, производить жидкое топливо с помощью солнечной электроэнергии и CO2, то есть «заливать солнце» в топливный бак.

Одна из таких установок находится в Дрездене и ее эксплуатирует компания Sunfireю. Она не только позволяет производить экологически чистые виды топлива или воски для химической промышленности, но также в способна переключиться на режим топливного элемента, а затем производить электроэнергию.

Для тепловой энергетики есть способ Power-to-Heat, P2H – тепло генерируется из электричества. В первую очередь такие установки служат для стабилизации электросети в качестве буфера.

Например, установка на 20 МВт может всего за пять минут начать поглощать большие скачки напряжения в сети, вызванные работой электростанций на основе ВИЭ. Такие установки уже эксплуатируются в Германии (компания Stadtwerke Neumünster). Излишняя электроэнергия из сети преобразуется в пар и подается в местную сеть централизованного теплоснабжения, которая обеспечивает теплом около 20 тыс. частных домашних хозяйств и предприятий.

Также технология уже применяется в Вене, где 20-мегаваттная система (две установки по 10 МВт, которые могут работать независимо друг от друга, всякий раз, когда есть избыток электроэнергии) также снабжает теплом 20 000 домашних хозяйств. Здесь избыточная электроэнергия используется для нагрева воды в электродных котлах. Через теплообменник горячая вода с температурой около 160 градусов Цельсия подается в сеть централизованного теплоснабжения.

Можно еще превращать электроэнергию не в тепло, а холод – Power-to-Cold, P2C. Есть и такие разработки.

Например, в Берлине работает система, которая сочетает в себе установку «электроэнергия-в-тепло» с установкой, имеющей родственную технологию, «электроэнергия-в-холод» (P2H/P2C). Система состоит из двух энергонакопителей, каждый объемом 22 м3, и электрического нагревателя на 550 кВт. В этой установке избыточная электроэнергия используется для нагрева воды.

С другой стороны, подключение двух холодильно-компрессорных установок обеспечивает подачу холода для локальной системы охлаждения по тому же принципу и гарантирует хранение избыточной электроэнергии даже в летнее время. Компенсация слишком низкого напряжения в сети осуществляется за счет подключения к биометановой ТЭЦ.

Сочетание установки P2H / P2C с ТЭЦ вносит заметный вклад в стабилизацию сети как при производстве избыточной электроэнергии, так и при ее дефиците.