Если «зелёная» энергетика когда-нибудь и вытеснит углеводородную, то только с помощью хранения энергии солнечных и ветреных дней на случай тихой зимней ночи. Но в чём её хранить?

Гидроаккумулирующие электростанции не очень хороши для компактных плотно заселённых стран вроде той же Великобритании. Литиевые аккумуляторы ёмкостью всего в 1 ГВт•ч будут стоить $700 млн и требовать замены каждые шесть лет.

Мы уже рассказывали о попытке запасти энергию ветряков при помощи сжатого воздуха. Но метод хорош только в том случае, если у вас есть возможность опустить пневмоаккумуляторы на сотни метров под воду, где давление огромно и сжимать воздух, запасая в нём энергию, можно куда эффективнее, чем на поверхности.

Рис. 1. Схема нового метода аккумуляции энергии. Основным источником роста эффективности является утилизация низкопотенциального тепла ТЭС, ранее не использовавшегося британскими энергетиками. (Здесь и ниже иллюстрации Highview Power Storage).

Вариант, предлагаемый британцем Питером Диарманом, некогда гаражным изобретателем, а теперь просто владельцем фирмы Dearman Engine, не привязан географически к морю. Он основывается на решении новатора для машин с ДВС:

Энергия запасается в сжиженном воздухе, из которого предварительно (при сжижении) удалены углекислый газ и водяной пар (иначе они станут твёрдыми и помешают работе системы). Оставшаяся смесь, состоящая в основном из азота, охлаждается примерно до –190 ˚С.

По мере необходимости криогенную ёмкость разгерметизируют, и охлаждённый воздух расширяется, приводя в движение двигатель или турбину.

Решение для хранения электроэнергии в промышленном масштабе отличается одним, но весьма существенным изменением. Вы, верно, уже догадались, что описанная схема «сжижение — хранение — испарение» имеет много точек, в которых возможны потери.

Поэтому её эффективность не превышает 25%, что близко к КПД ДВС, и это очень мало для хранения электроэнергии сети.

Чтобы повысить его, изобретатель предложил два простых изменения цикла.

• Во-первых, ёмкости с жидким воздухом должны находиться рядом с градирнями тепловых электростанций, чтобы тепло от них увеличивало расширение воздуха в турбине и тем самым повышало количество получаемой от неё энергии. Таким образом, тепловые потери ТЭС (низкопотенциальное тепло) используются для производства электричества, а не рассеиваются в атмосферу.

Рис. 2. Опытная установка в городе Слау за два года экспериментальной эксплуатации показала эффективность, близкую к заявляемым 70%.

Другая модификация: пропускание охлаждённого воздуха, остающегося в качестве «отходов» криогенного процесса, через три последовательные ёмкости с гравием — дешёвым материалом с высокой воздухопроницаемостью и теплоёмкостью. Охлаждённый таким образом гравий используется для предварительного охлаждения (перед сжижением) воздуха в тот момент, когда криогенной установке понадобится произвести ещё одну порцию «продукта».

По мнению изобретателя, подкрепляемого оценкой независимой экспертизы из лондонского Машиностроительного института, количество энергии, запасаемой такими комбинированным циклами хранения, может достигать 70% от затрачиваемой, позволяя хранить её почти столь же эффективно, как в существующих гидроаккумулирующих станциях (70–80%), при меньших капвложениях и без необходимости в отчуждении больших площадей под накопительный резервуары.

Чтобы убедиться в результативности такой схемы, на ТЭС в Слау (графство Беркшир) вот уже два года эксплуатируется опытная аккумулирующая установка на жидком воздухе. Заявляется, что

достигаемый ею уровень эффективности близок к расчётным 70%.

Коммерциализацией технологии занимается специально созданная компания Highview Power Storage.