ГАЭС - испытанный вариант с низким КПД
"Задача хранилищ будет состоять в том, чтобы в соответствии с
потребностями клиентов выравнивать подачу энергии, полученной из ветра и
солнца", - говорит Мартин Клаймайер (Martin Kleimaier), изучающий
проблемы аккумуляции энергии в рабочей группе, специально созданной
немецким отраслевым объединением электротехнических компаний VDA.
Каким именно технологиям отдадут предпочтение энергетические компании,
пока непонятно. "Некоего универсального решения наверняка не будет", -
убеждена Клаудия Кунц (Claudia Kunz), эксперт полугосударственного
Агентства по возобновляемой энергии. Хотя бы потому, что одни типы
накопителей предназначены для краткосрочного, другие - для долгосрочного
хранения электроэнергии: "В одних случаях мы говорим о секундах,
минутах или самое большее часах. В других - о днях, неделях и даже
месяцах".
Поиск решений идет в самых разных направлениях. Так, богатый
многолетний опыт накоплен в разных странах в области гидроаккумулирующих
электростанций (ГАЭС), сооружаемых, как правило, в гористой или хотя бы
холмистой местности. Они, казалось бы, идеально подходят для
возобновляемой энергетики. Если ветер и солнце производят излишки
энергии, ее используют для того, чтобы закачивать воду из нижнего
резервуара в верхний. В тот момент, когда электропотребление начинает
расти, воду вновь сбрасывают в нижний резервуар. При этом она приводит в
движении турбины, вырабатывающие электричество.
Проблема этой технологии - в низком КПД, коэффициенте полезного
действия: в процессе закачивания теряется примерно треть энергии. К тому
же в такой густонаселенной стране, как Германия, не так уж много
подходящих мест для сооружения новых гидроаккумулирующих электростанций.
Те, что уже имеются, обладают суммарной мощностью в 7500 мегаватт.
Этого теоретически может хватить для того, чтобы в течение 4-8 часов
поддерживать энергоснабжение страны. Но это не вариант на случай, если
безветренная погода установится на несколько суток и уж тем более
недель.
Большие надежды на "зеленый" метан
Куда более перспективными эксперты считают химические накопители -
такие, как горючие газы. Юрген Шмидт (J?rgen Schmidt), научный сотрудник
Института ветроэнергетики Общества имени Фраунгофера (IWES) в Касселе,
предпочел бы использовать избытки "зеленой" электроэнергии для
производства методом электролиза водорода. Однако нигде в мире пока еще
не создано пригодной для водорода инфраструктуры, а потому ученый
предлагает с помощью простой химической реакции превращать его в метан.
"Преимущество полученного таким образом метана состоит в том, что его,
словно добываемый из земли природный газ, можно закачивать в имеющиеся
трубопроводные системы и накапливать в обычных подземных газовых
хранилищах", - поясняет эксперт. А затем использовать для производства
электроэнергии на традиционных газовых электростанциях.
Юрген Шмидт - далеко не единственный специалист, кто сегодня
прямо-таки очарован идеей превращения газотранспортных систем в
гигантский, широко разветвленный резервуар газа, произведенного при
помощи "зеленой" энергии. Тем более, что и сам метан считается
экологически весьма чистым энергоносителем. Однако вновь встает проблема
низкого КПД. Он составляет пока менее 40 процентов, что делает эту
технологию весьма непривлекательной для бизнеса. Поэтому в настоящее
время она отрабатывается только на опытных установках.
Пока невозможно ответить на вопрос, сколько именно накопителей
электроэнергии потребуется Германии. Тут многое будет зависеть от
скорости и масштабов строительства новых магистральных линий
электропередач. Чем их будет больше, тем лучше немецкие производители
интегрируются в общеевропейскую электросеть. Чем шире окажутся
возможности распределять избыточную электроэнергию, тем меньше мощностей
понадобится для ее накопления, подчеркивает Вольфрам Вельсов (Wolfram
Well?ow), еще один эксперт рабочей группы по аккумуляции энергии в
объединении VDA.
Высший приоритет - новые линии электропередачи
Поэтому в настоящий момент он считает высшим приоритетом строительство
новых энергомагистралей. А вот с сооружением энергонакопителей можно
пока подождать, утверждает Вольфрам Вельсов, ссылаясь на только что
опубликованное экспертами VDA исследование. "До тех пор, пока доля
возобновляемых источников не достигла 40 процентов производимой в стране
электроэнергии, мы прекрасно обойдемся как имеющимися электростанциями,
способными гибко реагировать на колебания спроса, так и имеющимися
накопителями".
С тезисом про первостепенное значение расширения сетей в принципе
согласна и Клаудия Кунц из Агентства по возобновляемой энергии. Но
одновременно, указывает она, необходимо форсировать научные разработки в
области накопления энергии: "Ученым и конструкторам предстоит еще
многое сделать для того, чтобы повысить эффективность этих технологий".
Экологически чистая электроэнергия, произведенная с помощью ветра,
солнца, воды и биомассы, обеспечила в 2011 году в Германии уже 20
процентов общенационального потребления. Согласно прогнозам министерства
окружающей среды Германии, доля в 40 процентов может быть достигнута
между 2020-м и 2030-м годами. Так что острая потребность в промышленных
накопителях энергии может возникнуть уже довольно скоро.
