Рис. 2.2. Системы аккумулирования энергии
Аккумулирование энергии для целей электроснабжения наиболее часто осуществляется системами с электрохимическими аккумуляторами и гидроаккумулирования. Первые чаще используются в небольших автономных системах электроснабжения (например, электроснабжение узлов связи, вычислительных центров и т. п.), а вторые – в энергообъединениях с помощью ГАЭС. Однако гидроаккумулирование может применяться и в небольших системах электроснабжения, комплексно использующих ВИЭ – солнечную, ветровую и гидравлическую энергию.
В перспективе предполагается использовать в промышленных энергосистемах, кроме гидравлического, также и другие способы
аккумулирования энергии:
пневматический (пневмотурбонасосы, сжимающие воздух в под-
земных воздухосборниках); электрический (мощные аккумуляторные батареи с тиристорны-
ми выпрямительно-инверторными установками); электрохимический (электролиз воды для получения водорода
и кислорода); электродинамический (мощные индуктивные катушки, охлаж-
даемые криогенными жидкостями); инерционный (массивные маховики) и др.
Однако большинство этих способов находятся в стадии научнотеоретических исследований и до их практической реализации пока далеко.
Рассмотрим очень кратко некоторые из этих способов аккумулирования.
Пневматический – аккумулирование электроэнергии с помощью сжатого воздуха в воздухонепроницаемом подземном резевуаре. При пиковой нагрузке запасенный сжатый воздух пропускается через турбину, вращающую генератор. В настоящее время могут быть созданы пневматические аккумуляторы мощностью от 5 до 350 МВ.
Например, на ТЭС Хунторф (Германия) мощностью 290 МВт создана и используется в нормальном эксплуатационном режиме система пневмоаккумулирования. В России в 1980-е гг. было принято предложение института «Гидропроект» о строительстве при Загорской ГАЭС-2 опытно-промышленной пневмоаккумулирующей установки мощностью 50 МВт. К сожалению, это предложение не реализовано.
Электрохимический – электролиз воды для получения водорода и кислорода. В связи с возможным исчерпанием в ближайшие десятилетия углеводородного топлива проблема поисков альтернативных видов топлива становится все более актуальной, а идея перейти на водородную энергетику – все более привлекательной. Водород уже в ближайшее время мог бы стать «второй нефтью», но проблема заключается в дороговизне его производства. К.п.д. современных электролизных установок не превышает 40 %, поэтому для получения водорода в промышленных масштабах требуется построить большое количество новых электростанций, которые будут работать только на диссоциацию воды.
Электрический – мощные химические аккумуляторные батареи с тиристорными выпрямительно-инверторными установками.
Химические аккумуляторы – устройства для получения электрического тока и напряжения в результате химической реакции, как правило, в группе из однотипных батарей (многоразовых гальванических элементов), соединенных электрически и конструктивно. Попытки улучшения энергомассовых характеристик аккумуляторов ведут многие электрические, электронные и автомобильные компании во всем мире.
В числе перспективных типов аккумуляторных батарей можно назвать:
сверхпроводящие аккумуляторы – электронакопительные системы, состоящие из бесконечно длинного замкнутого проводника с нулевым сопротивлением. Плюс этой системы – компактность, энергоемкость, способность хранить энергию без потерь на протяжении сколь угодно долгого времени, пока в проводнике будет сохраняться состояние сверхпроводимости. Однако, учитывая, что в настоящее время широко производятся только холодные и теплые сверхпроводники (с хладагентами гелием и азотом соответственно), при длительном использовании такого аккумулятора понадобятся дополнительные расходы электроэнергии на охлаждение сверхпроводников; конденсаторные аккумуляторы – системы, накапливающие электрические заряды и состоящие из двух и более подвижных и неподвижных электродов (обкладок), разделенных диэлектриком. Достоинство конденсаторных аккумуляторов – способность выдать всю или часть запасенной энергии в самые короткие сроки; недостаток – опасность непредвиденного пробоя, который при мгновенном выделении всей запасенной энергии сравним с взрывом. Суперконденсаторы находятся в самой ранней стадии развития в качестве технологии аккумулирования электроэнергии; плазмоидные аккумуляторы для хранения большого количе-
ства энергии используют свойства и способность плазмы создавать долгоживущие сгустки энергии в виде шаровой молнии. Несмотря на очевидно многообещающие перспективы этого способа аккумулирования, широкомасштабных исследований в этом направлении не проводилось.
