Сжижение воздуха для хранения энергии: экологичный и доступный способ решить энергетическую проблему

Одной из главных проблем на пути к достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году является эффективное хранение энергии. Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, дают электричество только в определенные часы, и для использования этой энергии необходимо решать проблему хранения. Существующие методы, такие как гидроаккумулирование или литий-ионные аккумуляторы, имеют географические ограничения и высокую стоимость. Однако недавно появилась технология, основанная на сжижении воздуха, которая может стать альтернативой.

Суть технологии сжиженного воздуха

Система LAES (Liquid Air Energy Storage) использует процесс сжижения воздуха для хранения энергии. Этот метод включает в себя три этапа:

1. Воздух берется из окружающей среды, очищается и осушается.

2. Затем воздух сжимается до высокого давления.

3. В следующем этапе воздух охлаждается до сжижения с использованием теплообменников, что позволяет эффективно хранить энергию.

Когда энергия требуется, сжиженный воздух нагнетается до высокого давления, нагревается и снова превращается в газ. Этот газ расширяется и приводит в движение турбины, которые генерируют электричество.

Преимущества сжиженного воздуха

Технология сжиженного воздуха имеет несколько важных преимуществ:

• Экологичность: Для работы системы используются только воздух и тепло, что делает её экологически чистой.

• Широкие возможности установки: Системы можно строить практически в любом месте, что снимает географические ограничения, характерные для других технологий.

• Отсутствие дорогих редких материалов: Система использует доступные компоненты и не требует применения дорогих материалов, таких как литий для аккумуляторов.

Сравнение технологий хранения энергии

Ниже представлена таблица, в которой сравниваются различные технологии хранения энергии:

Применение технологии: примеры и перспективы

Компания Highview Power начала строительство первого в мире хранилища энергии на основе сжиженного воздуха в Великобритании, которое будет введено в эксплуатацию в 2026 году. Это хранилище, мощностью 300 МВт·ч, будет обеспечивать электричеством около 480 000 домохозяйств в случае чрезвычайной ситуации.

Преимущества такого подхода:

1. Снижение выбросов CO₂: Это хранилище будет заменять газовые электростанции, что способствует снижению выбросов углекислого газа.

2. Гибкость: Система сможет стабилизировать сеть и обеспечивать электроснабжение в периоды пиковых нагрузок.

3. Экономическая эффективность: Система сжиженного воздуха имеет потенциал снизить стоимость хранения энергии до 45 долларов за МВт·ч к 2030 году.

Плюсы и минусы технологии сжиженного воздуха

Перспективы развития рынка

Несмотря на высокую стоимость технологии на начальном этапе, сжиженный воздух может стать ключевым элементом в решении проблемы хранения энергии. По оценкам, рынок сжиженного воздуха в 2023 году составил 1,3 млрд долларов, и к 2030 году он может вырасти до 4-8 миллиардов долларов.

Ожидаемые изменения к 2030 году:

• Снижение стоимости хранения сжиженного воздуха до 45 долларов за МВт·ч.

• Увеличение числа коммерческих проектов.

• Более широкое применение технологий сжиженного воздуха для стабилизации энергосетей.

Технология сжиженного воздуха для хранения энергии имеет значительный потенциал и может сыграть важную роль в переходе к устойчивой энергетике. С учетом растущей потребности в экологически чистых решениях и поддержки со стороны государств, эта технология может стать доступной и экономически выгодной в ближайшие десятилетия.