Storelectric приобретает участок площадью 550 акров в Тиссайде для разработки подземного длительного хранения энергии (около 250 МВт·ч)

Репортаж от Wedoany，По мере расширения масштабов непостоянных возобновляемых источников энергии спрос на длительное хранение энергии (LDES) в электросетях продолжает расти. Различные геологические условия и сценарии применения требуют адаптации решений для хранения энергии к конкретным условиям, и всё больше разработчиков обращают внимание на подземное пространство.

Подземное хранение энергии позволяет обойти некоторые ограничения традиционных электрохимических батарей, связанные с деградацией, тепловым разгоном и цепочками поставок, однако у систем хранения энергии на сжатом воздухе (CAES) и подземных гравитационных систем хранения энергии (UGES) есть свои технико-экономические проблемы. Освещая прогресс по обоим направлениям, генеральный директор Storelectric Таллат Азад и основатель и генеральный директор Green Gravity Марк Свиннертон рассказали о последних достижениях в области CAES и UGES, а доцент Бирмингемского университета по энергетическим системам и хранению энергии Эдвард Барбур дал анализ более широких перспектив.

Принцип CAES заключается в хранении воздуха и тепла. Барбур отметил, что когда требуется энергия, оба компонента объединяются для получения горячего сжатого воздуха, который используется для привода турбин. Потери эффективности неизбежны. Целевая эффективность Storelectric составляет около 62%, однако, по словам Азада, текущая эффективность двух его электростанций CAES составляет примерно 42%. Полезная энергия, подаваемая в сеть, будет ниже объёма, хранящегося в пещере, из-за эффективности электростанции.

UGES полностью полагается на гравитационную потенциальную энергию. Барбур объяснил, что когда тяжёлый груз находится наверху, он накапливает потенциальную энергию, а при опускании высвобождает энергию через электродвигатель. Свиннертон отметил, что шахтные стволы являются идеальным местом для UGES, поскольку лежащая в основе физика заключается в том, что энергия равна массе, умноженной на высоту, поэтому требуется сочетание большой массы и значительной высоты.

Геологические условия в значительной степени определяют выбор технологического маршрута. Барбур заявил, что в подходящих районах с залежами соли на глубине около 500 метров CAES является экономически целесообразной, и затраты могут быть ниже 5 фунтов стерлингов (6,75 доллара США) за киловатт-час (кВт·ч). Азад добавил, что после создания соляной каверны требуется техническое обслуживание лишь раз в десять лет, и она может эксплуатироваться десятилетия или даже столетия. Твердые породы в шахтах также рассматривались для CAES, но существует риск утечек; соль практически самогерметична, и это её уникальное преимущество.

Заброшенные шахты обладают готовым перепадом высот, и Свиннертон считает их «одним из лучших мест для поиска перепада высот», поэтому шахтные стволы имеют большее технико-экономическое преимущество в UGES, а их инфраструктура также может служить десятилетия и дольше. В мире в настоящее время насчитывается почти 2 миллиона закрытых шахт; повторное использование их земель, активов и географического положения является главной причиной их преобразования в объекты хранения энергии.

Ёмкость хранения UGES зависит от массы и высоты. По словам Свиннертона, сотни тысяч заброшенных шахт можно отнести к средним шахтным стволам, способным обеспечить ёмкость хранения от 20 до 50 мегаватт-часов (МВт·ч); более крупные шахтные стволы также имеются в большом количестве, и каждый из них может обеспечить от 150 МВт·ч до 350 МВт·ч энергии. Учитывая, что многие шахты имеют несколько стволов — например, одна шахта с десятью стволами, — после развёртывания UGES потенциал хранения может достигать гигаватт-часов (ГВт·ч).

Ёмкость хранения CAES зависит от размера каверны. Storelectric недавно приобрела участок площадью около 550 акров в Тиссайде (Teesside), который ранее был крупным промышленным и химическим центром с богатыми ресурсами каверн. Азад сообщил, что эти каверны имеют средний объём около 60 000 кубических метров, что эквивалентно примерно 250 МВт·ч энергии, которой достаточно для электроснабжения примерно 70 000 или 80 000 домохозяйств в течение часа. Он напомнил, что это плотность энергии самой каверны; при высвобождении через турбины необходимо вычесть потери на эффективность, и фактическая энергия, подаваемая в сеть, будет ниже этого значения.

Обе технологические линии в настоящее время всё ещё находятся на ранней стадии. Green Gravity ввела в эксплуатацию свой первый пилотный завод в 2023 году, а приобретение Storelectric участка в Тиссайде ознаменовало кульминацию трёхлетнего процесса комплексной проверки. По мере роста потребности сетей в индивидуальных решениях для длительного хранения энергии инновационный импульс в этой области сохраняется. Барбур считает, что хранение водорода в соляных кавернах является передовой технологией, а биометан в соляных кавернах также перспективен; хранение тепла — это «один из самых легко достижимых результатов», который обычно позволяет хранить тепло в течение длительного времени с относительно низкими затратами и подходит в качестве варианта, когда энергию впоследствии необходимо использовать в форме тепла.