В современном мире вопросы энергоэффективности и устойчивого развития становятся все более актуальными. Развитие технологий хранения энергии играет ключевую роль в обеспечении стабильности энергетического сектора и перехода к чистым источникам энергии. В этом контексте исследование новых методов накопления энергии, таких как использование аккумуляторных батарей и газобаллонных модулей с водородом и метаном, представляет большой интерес для научного сообщества и промышленности. Недавно нами была написана статья, посвященная сравнению накопителей энергии. Делимся ключевыми выводами из этой статьи.
В Китае разработан новый накопитель электрической энергии (АКБ) под названием TENER, который предлагает энергоемкость 6,5 МВт*ч и помещается в 20-футовый контейнер. Это приводит к сравнению с предыдущим лидером в области накопления энергии - MEGAPACK Илона Маска, чья энергоемкость составляла 3,9 МВт*ч.
Сравнивая энергоемкость TENER с 20-футовым накопителем энергии на базе водорода, хранящегося в контейнере с 65 металло-композитными баллонами под давлением 39,2 МПа, мы видим, что энергия водорода составляет 12,8 МВт*ч по низшей теплоте сгорания (НТС) и 15,1 МВт*ч по высшей теплоте сгорания.
Для корректного сравнения необходимо оценить, сколько электроэнергии можно произвести с помощью аккумуляторной батареи (АКБ) и 20-футового газобаллонного модуля (ГБМ) с водородом. При использовании топливного элемента с КПД 50%, производство электроэнергии из водорода, хранящегося в 20-футовом ГБМ, составляет 6,4 МВт*ч. Это показывает, что аккумулирование энергии в виде водорода в ГБМ при давлении 39,2 МПа соизмеримо с хранением электроэнергии в самой современной АКБ.
Для увеличения энергоемкости водорода в ГБМ предложено два способа: увеличение давления водорода или добавление метана, основного компонента природного газа. Добавление метана увеличит энергоемкость ГБМ, так как его плотность в 8 раз больше плотности водорода. Поэтому в 20-футовом ГБМ с метаном можно хранить 42,6 МВт*ч энергии по низшей теплоте сгорания (НТС).
Из проведенных исследований нам стало известно, что удельная энергоемкость водорода и метана хранящихся в 20-футовом контейнере значительно превосходит удельную энергоемкость АКБ TENER. Однако при реакции водорода с кислородом образуется парниковый газ, а при сжигании метана образуются оксиды углерода и азота.
Таким образом, данное исследование показывает потенциал увеличения энергоемкости водорода и метана для хранения энергии. Несмотря на это, необходимо учитывать экологические последствия при использовании данных технологий. В настоящее время проводятся исследования по увеличению доли водорода в топливном газе, что может привести к новым открытиям и развитию данной области.
Исследование показало, что с развитием технологий хранения энергии возможно значительное увеличение энергоемкости газобаллонных модулей с водородом и метаном по сравнению с аккумуляторными батареями. Однако необходимо учитывать экологические аспекты при использовании данных технологий, так как процессы сжигания водорода и метана могут привести к выбросу парниковых газов. Дальнейшее развитие в этой области требует комплексного подхода, учитывающего как технические, так и экологические аспекты, чтобы обеспечить устойчивое и эффективное хранение энергии для будущих поколений.
Источник: Статья АНО Водородные технологии и решения