62K подписчиков

Как и зачем хранить энергию с помощью песка?

Настоящее богатство измеряется не только в денежных знаках, но и в возможности обеспечения себя необходимым количеством энергии. Последние события в мире только подтверждают эту мысль.

Однако существующие на сегодняшний момент системы хранения энергии недостаточно эффективны. Все известные человечеству способы хранения энергии обладают теми или иными недостатками. Но неужели нельзя создать дешёвую и эффективную систему?

Проблемы существующих систем накопления энергии

Как уже было сказано, разработанные системы накопления энергии имеют свои недостатки, которые существенно осложняют их повсеместное применение.

Так, для гидроаккумулирующих электрических станций требуется специальный ландшафт, соответственно, для многих стран они не подходят.

Для литий-ионных аккумуляторов критически важно количество циклов заряда и разряда, которые они могут выдержать. Также очень важен температурный режим, обслуживание, да и ко всему прочему, это стоит больших денег. Кроме этого, они очень хорошо горят!

В качестве примера могу привести произошедший в 2021 году, пожар в Австралии. Загорелось одно из крупнейших на планете хранилищ — Tesla Megapack, оборудованное литий-ионными аккумуляторами, общая ёмкость которых составляет 450 МВт*ч.

Про создание автомобиля Тесла и его аккумулятора на канале есть статья :

На пике технологии: Как устроен аккумулятор TESLA

СамЭлектрик.ру6 апреля 2022

К слову сказать, тушить такой пожар водой нельзя — это только способствует горению.

Борьба с огнём продолжалась с 30 июля по 2 августа 2021 года. После ликвидации пожара было проведено расследование, которое установило, что возгорание произошло из-за серии коротких замыканий, вызванных утечкой охлаждающей жидкости.

Перспективные гравитационные системы хранения энергии пока только разрабатываются, к тому же реальная экономическая эффективность их находится под вопросом. Пока компанией Gravitricity в Шотландии построен прототип на 250 кВт, стоимостью 1 млн фунтов.

Конструкция такой системы представляет собой два груза, по 25 тонн каждый, которые подвешены на вышке, высотой в 16 метров. Также могут использоваться опускаемые в шахту грузы. Для подъёма их используется электромотор, а при движении грузов вниз, вырабатывается электроэнергия.

Про эффективность газовых хранилищ сейчас трудно судить — политика, санкции и т. п. Ко всему прочему, газ — ископаемый источник энергии, запасы которого в мире всё же ограничены, а также он оказывает неблагоприятное влияние на экологическую обстановку. А это значит, что по прошествии некоторого времени, человечеству придётся задуматься над поиском альтернативы.

Получается выхода нет?

Песчаная батарея

Очень часто решение сложных проблем лежит у нас буквально перед носом, ну или под ногами. Нужно только уметь это увидеть. Энергию может накапливать обычный песок.

Однако, некоторым читателям, хорошо знаком термин —«батарейка с песком».

Такая батарея не годится для хранения энергии

Разумеется, что серьёзным разработчикам обманывать заказчика не требуется. Всё честно - такие материалы, как соль, камень или песок обладают высокой теплоёмкостью, то есть они способны нагреваться до значительных температур, а затем медленно остывать.

Если создать аккумулятор тепловой энергии, где в качестве рабочей среды будет применён песок, в длительной перспективе такой способ хранения будет намного эффективнее химических аккумуляторов.

Ведь песок не будет деградировать, а значит, количество циклов заряд — разряд неограниченно. Песок — экологически безопасный материал и его просто утилизировать. Ну и ко всему прочему, песок очень дешёв, он повсюду.

Недавно финская компания Polar Night Energy построила первое коммерческое хранилище энергии на основе песка в городе Канкаанпяя, рядом с электростанцией Ватаянкоски.

Местоположение города Канкаанпяя в Финляндии

Само хранилище представляет собой стальной бункер, диаметром 4 метра и высотой 7 метров, внутрь которого помещён обычный низкосортный песок в количестве 100 тонн.

Первое коммерческое хранилище компании Polar Night Energy

При помощи продуваемого по трубам горячего воздуха, песок нагревается до температуры 400–600 ℃. Тепло для нагрева получают от возобновляемых источников энергии и от системы охлаждения сервера для обработки данных.

Примерная схема работы системы хранения тепловой энергии

Такая система может накапливать и выдавать до 8 МВт·ч тепловой энергии при номинальной мощности 100 кВт. И хранить запасённую энергию более 80 часов. Нужно отметить, что хранилище уже обеспечивает работу централизованной системы городского теплоснабжения, а также муниципального бассейна.

Заключение

Для Финляндии, зима в которой очень продолжительная и холодная, такая система является чрезвычайно важной. Ведь применение таких аккумуляторов тепла позволяет эффективно использовать возобновляемые источники энергии, а из-за последних событий, важность этой технологии для Финляндии трудно недооценить.