Французская компания Segula Technologies установила на крышу коммерческого здания в муниципалитете Анже-ан-Сантер десять гибридных солнечно-ветряных генераторов, которые круглый год будут обеспечивать подачу и распределение энергии в сооружении. Одна такая установка включает ветряной генератор мощностью 1500 Вт и два солнечных модуля мощностью 800 Вт каждый, а также индивидуальные аккумуляторы и систему распределения, что делает её умной.

Шуточное представление гибридного солнечно-ветрового генератора. Источник изображения: Wind my Roof

Гибридные генераторы спроектировала и изготовила компания Wind my Roof. Согласно расчётам, каждая установка будет способна за один год работы выработать до 2000 кВт·ч энергии от ветра, и до 800 кВт·ч энергии от солнца. На крыше один гибридный генератор занимает площадь 4 м². Его размеры составляют 2,1 × 1,6 × 2 м.

Генераторы надёжны и способны выдерживать скорость ветра до 50 м/с. При этом они работают якобы бесшумно, в чём ещё надо убедиться. Ведь шум от ветрогенераторов — это одна из причин запрета их эксплуатации в жилой застройке. Кстати, они не рассчитаны на сильное похолодание и выдерживают снижение температуры только до -15 °C.

Если верить компании Wind my Roof, до работы в Анже-ан-Сантер она установила восемь установок на крыше здания в Руане (Нормандия). Позже во Франции она реализует ещё четыре проекта, что произойдёт до конца текущего года. Компания также работает над установкой «ветряных коробок» в Бельгии, Люксембурге и Германии.

Международное энергетическое агентство опубликовало свежий прогноз по темпам потребления в мире угля, нефти и газа до 2030 года. Установлено, что пик глобального спроса на эти ископаемые ресурсы придётся на конец текущего десятилетия с последующим выходом на ровные показатели в течение десятилетий. Этот прогноз конфликтует с прогнозом ОПЕК, ожидающей роста спроса на газ и нефть до 2045 года.

Источник изображения: Pixabay

«Переход на экологически чистую энергию происходит во всем мире, и его невозможно остановить, — заявил Фатих Бироль (Fatih Birol), исполнительный директор Международного энергетического агентства. — Это не вопрос "если", это вопрос "как скоро" — и чем скорее, тем лучше для всех нас».

Аналитики агентства подчёркивают, что нынешний энергетический кризис в корне отличается от нефтяного кризиса 70-х. Тогда не было альтернатив — солнечной и ветряной энергетики, электромобилей и практики удалённой работы. Сегодня всё это есть и последствия кризиса будут преодолеваться с меньшими издержками, несмотря на разгорающийся новый конфликт на Ближнем Востоке в дополнение к кризису в Европе.

ОПЕК считает опасным давать призрачную надежду на возобновляемую энергетику. Это выльется в недофинансирование нефте- и газодобычи и приведёт к энергетическому хаосу. В агентстве согласны, что потребность в нефти, угле и газе не исчезнет в одночасье. Но трансформация рынков и сознания уже началась и выход спроса на ископаемые ресурсы для энергетики на плато уже к 2030 году — это реальность. После этого развитые станы начнут сокращать потребление ископаемых ресурсов, а развивающие будут увеличивать спрос, но не выше среднего показателя в глобальном масштабе.

Согласно проведенному анализу, к 2030 году на дорогах может появиться в 10 раз больше электромобилей, чем сегодня, а возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер и гидроэнергия, смогут обеспечивать 50 % мировой электроэнергии по сравнению с 30 % сегодня. Тепловые насосы и другие электрические системы отопления могут превзойти отопление от сжигания газа и мазута. Глобальные инвестиции в морские ветряные электростанции могут превысить инвестиции в угольные и газовые электростанции.

Если всё это произойдет, то в ближайшие три десятилетия спрос на нефть и газ, скорее всего, будет находиться на плато, несколько превышающем сегодняшний уровень, увеличиваясь в развивающихся странах и сокращаясь в странах с развитой экономикой. Спрос на уголь, самое грязное из ископаемых видов топлива, начнёт снижаться, хотя и может колебаться из года в год, если, например, угольные электростанции будут вынуждены работать чаще во время аномальной жары или засухи.

Крупнейшие американские нефтегазодобывающие компании почему-то не воспринимают прогноз агентства всерьёз. В последние месяцы в США они скупают мелких добытчиков, явно ожидая роста спроса на нефтепродукты. Так, в понедельник компания Chevron объявила о планах покупки компании Hess за $53 млрд, что произошло всего через две недели после того, как Exxon Mobil заявила о намерении приобрести Pioneer Natural Resources за $59,5 млрд. В результате обеих сделок нефтяные гиганты приобрели крупные запасы сланцевой нефти в таких регионах, как Техас и Северная Дакота.

В своём почти 400-страничном докладе аналитики Международного энергетического агентства тщательно объяснили пагубность подобных решений и порекомендовали нефтедобытчикам узнать нужды и планы рынка возобновляемой энергетики, что должно вернуть их на землю.

«У меня есть мягкое предложение к руководителям нефтяных компаний: они общаются только между собой, — сказал г-н Бирол в интервью. — Им следует поговорить с производителями автомобилей, с производителями тепловых насосов, с производителями возобновляемых источников энергии, с инвесторами — и узнать, каким они все видят будущее энергетики».

«Пик спроса на ископаемое топливо будет значительным, но для достижения наших климатических целей потребуется его резкое сокращение в таких масштабах и темпах, которых мы еще не видели», — резюмировал Бордофф. В противном случае нам не удастся обуздать климатические изменения и это скажется на всём человечестве.

Многолетние эксперименты с запасанием концентрированной энергии Солнца в высокотемпературных аккумуляторах позволили исследователям из Австралии найти интересное решение. Они отказались от традиционной в таких случаях системы на основе расплавов солей в пользу свободно падающей керамической пыли из частиц субмиллиметрового размера, чем сразу повысили температуру накопления с 600 до 800 °C.

Источник изображений: CSIRO

Опытная установка по сбору концентрированной солнечной энергии от отражений около 400 зеркал собрана в Ньюкасле (штат Новый Южный Уэльс) под патронажем Австралийской организации научных и промышленных исследований Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, более известной как CSIRO. Это самая мощная солнечная термальная система в Южном полушарии и единственная в Австралии. Площадка служит для проведения экспериментов и не предназначена для коммерческой эксплуатации.

Четыре сотни зеркал фокусируются на небольшом рабочем объёме аккумулятора энергии наверху башни. Раньше команда исследователей CSIRO подбирала составы солевых растворов, которые плавятся под воздействием сфокусированных солнечных лучей и могут долго сохранять высокую температуру для каких-либо целей, например, для выработки электрической энергии или для прямого использования накопленного тепла.

Максимальная температура для расплавов солей, которой удалось достичь, не превышала 600 °C. Другие теплоносители показывали худший результат, обеспечивая нагрев до 400 °C. Между тем, повышение температуры теплоносителя позволило бы использовать накопленное тепло для целого спектра промышленных процессов вплоть до плавления металлов, что дало бы надежду когда-нибудь отказаться от сжигания ископаемых ресурсов для обеспечения энергоёмких производств.

Поэтому специалисты CSIRO перешли на эксперименты с керамическими теплоносителями, температура которых способна достигать 1000 °C. И не зря: было найдено решение, когда свободно падающие под действием земной гравитации и окрашенные в чёрный цвет керамические частицы субмиллиметрового размера пролетают сквозь пронизанное сфокусированными солнечными лучами пространство башни, нагреваясь до высочайших температур. Разогретые таким образом частички скапливаются в нижнем отсеке башни, где размещаются теплообменники. Частички держат нагрев в течение 15 часов и могут быть использованы в любой момент в течение этого времени.

В процессе оптимизации работы установки возникла проблема: частички керамики размерами меньше половины миллиметра постепенно опускаются, открывая дорогу солнечным лучам, которые насквозь просвечивают рабочий объём и ничему не передают свою энергию. Чтобы этого не происходило, пришлось создать систему желобов, которые подхватывают падающие частички и повторно распределяют их по рабочему объёму.

В ходе экспериментов удалось создать накопитель тепла с температурой носителя 803 °C. В перспективе разработчики намерены поднять эту температуру до 1000 °C.

Внезапно выяснилось, что солнечная энергетика может серьёзно пострадать от такого редкого, но обычного явления, как солнечное затмение. Согласно прогнозам, ближайшее солнечное затмение 14 октября обрушит суточную солнечную генерацию в отдельных штатах США как минимум на 17 %. И чем больше потребители будут полагаться на солнечную энергетику, тем больше будет масштаб проблем от массовых отключений энергосистем до порчи оборудования.

Источник изображения: Pixabay

Современные средства слежения и прогнозирования солнечной активности позволяют заблаговременно подготовиться к затмениям, отрегулировав баланс потребления и генерации в энергосистеме. Это необходимо и важно, поскольку микроменеджмент даёт возможность избегать перебоев в поставке электроэнергии даже на грани балансирования энергосистемы, которое становится обычным, если система начинает опираться на возобновляемые источники энергии. Умные распределительные сети и спутниковые данные в комплексе способны предотвращать проблемы с поставкой энергии.

Источник изображений: Solcast

Свежие данные компании Solcast, которая входит в структуру сертификационной и консалтинговой компании DNV, заставляют ожидать 14 октября потери суточной солнечной генерации до 17 % в некоторых штатах США. Сильнее всего пострадает Техас, где при этом развёрнуты значительные солнечные мощности: 13,046 ГВт из 80,368 ГВт общей паспортной мощности крупномасштабных солнечных фотоэлектрических установок в США. В целом же солнечное затмение, так или иначе, затронет 40,756 ГВт действующих крупномасштабных солнечных активов в США. И при этом, заметим, затмение не будет полным — Луна закроет солнечный диск частично.

Сильнее всего от затмения 14 октября пострадает Центральная Америка, где солнечная активность снизится на 20 %. В Техасе и странах Центральной Америки, например, Мексике, период затмения совпадёт с самыми продуктивными дневными часами, когда обычно генерация максимальная. Там где затмение будет происходить в утренние и вечерние часы — в более северных штатах США и в странах Южной Америки, падение суточной генерации будет меньше.

К счастью, пик затмения длится секунды, хотя весь процесс достигает трёх часов. Тем не менее, даже этого времени будет достаточно, чтобы в отдельных местах могли возникнуть заметные проблемы с энергоснабжением.

Шансы на скорейший отказ от ископаемых источников энергии достаточно высоки, завили немецкие климатологи после изучения динамики цен на киловатт возобновляемой энергии и батареи. Об этом сказано в свежей научной публикации Берлинского климатического института Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC), в которой сообщается о почти 90 % снижении цен за последние 10 лет как на солнечную энергию, так и на её накопители.

Источник изображения: Pixabay

«Некоторые расчеты даже позволяют предположить, что всё мировое энергопотребление в 2050 году может быть полностью и с минимальными затратами покрыто за счёт солнечных технологий и других возобновляемых источников энергии», — сообщает Феликс Кройтциг (Felix Creutzig), руководитель рабочей группы MCC по землепользованию, инфраструктуре и транспорту и ведущий автор исследования.

Учёные уточнили, что за последнее десятилетие стоимость солнечной энергии снизилась на 87 %, а стоимость аккумуляторных батарей — на 85 %. По мнению авторов исследования, такое снижение цен может сделать глобальный энергетический переход гораздо более жизнеспособным и дешёвым, чем предполагалось ранее. По крайней мере, такое будущее возможно, но оно потребует определённых усилий со стороны политиков и общества.

Научно-технический прогресс в технологиях производства возобновляемой энергии — рост КПД солнечной ячеек, увеличение их надёжности и снижение стоимости производства, а также массовое производство литиевых батарей на фоне также их массового производства для электромобилей привело к тому, что «зелёное» энергетическое оборудование стало более доступным для населения и компаний. Этому также способствовали льготы и субсидии со стороны местных властей.

В совокупности создаются условия для более быстрого снижения стоимости фотопанелей и батарей. Например, по сравнению с анализом двухгодичной давности, прогноз сокращения ценовой надбавки на аккумуляторы в 2030 году снижен со 100 % до 28 %.

Всё вместе позволяет строить новые модели для глобального энергетического перехода. Эти модели начнут проявлять себя в ближайшие годы и это может открыть неожиданный и более быстрый путь к углеродной нейтральности, построенной на экономике на основе возобновляемых источников энергии.

«Новые сценарные модели, некоторые из которых уже начинают изучаться, в обозримом будущем, вероятно, продемонстрируют, что глобальный климатический переход может оказаться не таким дорогим, как предполагалось ранее, и даже экономичным — при условии, что им наконец-то займутся», — резюмируют авторы работы, опубликованной в журнале Energy Research & Social Science.

Международное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало новые планы для достижения углеродной нейтральности к 2050 году. Агентство больше не делает ставку на непроверенные технологические решения в виде широкого использования водородного топлива и улавливания углекислого газа. Вместо них эксперты рекомендуют умножить усилия по переходу на возобновляемую энергетику и ускорить отказ от сжигания ископаемых ресурсов.

Источник изображения: Hugo Herrera / The Verge

Согласно представленным в 2021 году планам МЭА, чтобы удержать рост средней температуры на Земле на уровне 1,5 °C от доиндустриального уровня, необходимо отказаться от инвестиций в новые проекты по добыче и использованию ископаемого топлива. Среди ряда шагов для достижения углеродной нейтральности к 2050 году, наряду с переходом на возобновляемые источники энергии рекомендовалось переходить на водородное топливо и создавать системы для улавливания углекислого газа в процессах производства.

За прошедшие с момента публикации плана два года планета нагрелась на 1,2 °C и обещает нагреться к 2050 году выше критического уровня в 1,5 °C, установленного Парижским соглашением по климату. За это же время водородные технологии и перспективные решения по улавливанию углерода показали себя малоперспективными и не способными развиться до зрелого уровня. Стало очевидно, что в краткосрочной и среднесрочной перспективе они не смогут спасти Землю от глобального потепления и делать ставку на них больше нельзя. И если до этого МЭА ожидало от новых технологий сокращения выбросов до 50 %, то теперь ожидания снижены до 35 %.

Так, в докладе сказано, что «производство водорода является скорее климатической проблемой, чем решением климатических проблем». Водород, напомним, должен снизить выбросы тяжёлого транспорта, который загрязняет атмосферу наиболее сильно — это авиация, судоходство, железнодорожный транспорт и грузовики. Для производства водорода в основном в мире используется природный газ, что ведёт также к росту выбросов в атмосферу парниковых газов.

Благие намерения уничтожаются современными технологиями производства водорода. Пока это не изменится, экологическая польза водородного топлива достаточно сомнительна и эксперты решили это признать. Поэтому в новых планах МЭА прогноз по доле большегрузного автомобильного транспорта на топливных ячейках на дорогах в 2050 году снижен по сравнению с планами 2021 года на 40 %.

Аналогичным образом на 40 % снижены предсказания по улавливанию выбросов углерода при производстве энергии. «До сих пор история [улавливания углерода] была в основном историей неоправдавшихся ожиданий», — сказано в новом докладе МЭА. Министерство энергетики США (DOE) потратило сотни миллионов долларов на неудачные проекты по улавливанию углерода в основном из-за «факторов, влияющих на их экономическую жизнеспособность», как было сказано в одном из отчётов федерального регулятора.

«Извлечение углерода из атмосферы обходится очень дорого. Мы должны сделать всё возможное для того, чтобы перестать выбрасывать его в атмосферу», — заявил в пресс-релизе исполнительный директор МЭА Фатих Бироль. Эти технологии могут быть использованы лишь в критических случаях, когда не будет другого выхода.

Вместо непроверенных технологий МЭА рекомендует утроить мощности возобновляемых источников энергии в мире, чтобы в первую очередь прекратить генерировать загрязнение, приводящее к потеплению планеты. Расходы на экологически чистую энергетику должны увеличиться более чем в два раза: с $1,8 трлн в этом году до $4,5 трлн к началу следующего десятилетия. Энергоэффективность также должна удвоиться в те же сроки, а наиболее богатые страны мира должны достичь нулевого уровня выбросов за несколько лет до достижения глобальной цели в 2050 году.

Будет ли услышан голос экспертов? В США активно осваивают бюджетные средства на технологии улавливания углекислого газа из атмосферы и газов, сопутствующих производству. В России также готовы следовать этому курсу, и уже оценили потенциал ресурсов для хранения CO₂ из промышленных источников, к чему подталкивает введение климатических налогов на выбросы.

Являясь участником инициативы RE100, тайваньская компания TSMC взяла на себя определённые обязательства по переходу на использование энергии из возобновляемых источников и достижению углеродной нейтральности. Недавно компания объявила о готовности ускорить этот процесс, перейдя на использование энергии только из возобновляемых источников к 2040 году, на десять лет раньше первоначального срока.

Источник изображения: TSMC

Соответственно, подверглась корректировке и цель, привязанная к 2030 году. Теперь к концу текущего десятилетия TSMC рассчитывает использовать 60 % энергии из возобновляемых источников вместо прежних 40 %. При этом цель по переходу к углеродной нейтральности не подвергалась корректировке, компания по-прежнему рассчитывает достичь её только к 2050 году. По словам председателя совета директоров Марка Лю (Mark Liu), «TSMC глубоко осознаёт свою ключевую позицию в мировой полупроводниковой промышленности и собственное влияние на различные отрасли экономики», а потому располагает в основе своей политики управления принцип «зелёного» производства.

Крупнейший клиент TSMC в лице Apple мог оказать влияние на руководство TSMC в ускорении темпов перехода к использованию лишь энергии из возобновляемых источников. Поставщик iPhone все свои изделия намеревается сделать «углеродно нейтральными» к 2030 году, и в достижении этой цели серьёзно зависит от своих подрядчиков, одним из которых как раз является TSMC. Сотни партнёров Apple уже подтвердили свою готовность перейти к 2030 году на использование энергии лишь из возобновляемых источников.

Непосредственно для TSMC движение к этой цели усложняется тем, что основная часть её производственных мощностей сосредоточена на Тайване, который пока не готов предложить компании достаточное количество источников возобновляемой энергии. Входящая в тройку крупнейших производителей полупроводниковой продукции корейская компания Samsung Electronics тоже является участником инициативы RE100, поэтому проблема такой миграции не уникальна для компаний полупроводниковой отрасли.

Компания Panasonic сообщила, что первой в мире начинает долгосрочные демонстрационные испытания фотоэлектрического стекла на основе перовскита в окнах жилого дома. Испытания в «умном» городе Фудзисава продлятся до конца следующего года. Фотоэлектрические стёкла Panasonic будут вырабатывать электроэнергию и при этом оставаться прозрачными либо тонированными.

Источник изображений: Panasonic

Фотоэлектрические окна защитят от перебоев с поставками электричества, что обычно происходит во время частых в Японии стихийных бедствий, а также обеспечат экологически чистое снабжение энергией жилых помещений и офисов. Представленные компанией стёкла с функцией выработки электроэнергии приблизились к этапу массового производства в 2020 году, когда Panasonic анонсировала эту разработку.

По словам Panasonic, её фотоэлектрические стёкла на основе перовскита обладают самым высоким в мире КПД для солнечных фотоэлементов такого рода, который достигает 17,9 % для элементов площадью более 800 см². По показателю КПД тонкие и лёгкие перовскитные стёкла компании приближаются к кремниевым солнечным панелям, но имеют такие преимущества, как прозрачность и очень малый вес.

На практике будет испытано достаточно небольшая площадь остекления. В экспериментальном доме компания застеклит «фотостёклами» одну лоджию с окнами на юго-восток. Размеры остекления составят 3876 мм в ширину и 950 мм в высоту.

Добавим, фотоэлектрические стёкла Panasonic производятся методом струйной печати с использованием лазеров для гравировки. В этом одно из главных преимуществ перовскитных соединений — они легко растворяются до состояния чернил для промышленных струйных принтеров. А струйное производство дешевле, доступнее и чище традиционных техпроцессов с травлением, которое сопровождает обработку кремниевых подложек для обычных фотопанелей.

Немецкий энергетический гигант RWE приступил к демонтажу ряда ветряных генераторов, чтобы очистить место для расширения своего угольного карьера Гарцвайлер. Всего будет демонтировано восемь ветроустановок. Делается это для обеспечения энергетической безопасности Германии, которая продолжает бороться с последствиями кризиса в энергетике, связанного с санкциями в отношении России.

Источник изображения: Alle Dörfer bleiben \ euobserver.com

Расширение карьера по добыче так называемого бурого угля — самого грязного по создаваемым выбросам — согласовано с властями страны и региона. Компании разрешили добыть дополнительно 15-20 млн т угля в этом разрезе в обмен на обещание поэтапно свернуть добычу угля в стране до 2030 года (на 8 лет раньше, чем было оговорено ранее). Министр экономики Германии Роберт Хабек преподнёс эту договорённость как «правильное решение», а политик партии зеленых Оливер Криш описал расширение карьера и более ранний поэтапный отказ как «одно из величайших достижений, которых мы добились за последние годы».

Следует сказать, что демонтируемые ветрогенераторы эксплуатировались около 10 лет. При этом построившая их компания больше не занималась проектом, и поддержание генераторов в рабочем состоянии было сопряжено с трудностями. Поэтому демонтаж объекта был объективно оправданным решением, хотя само по себе расширение добычи бурого угля было встречено резкой критикой со стороны экоактивистов. С ними во многом согласны аналитики. По оценкам специалистов компании Aurora, расширение карьера Гарцвайлер приведёт к тому, что страна превысит свои обязательства по влиянию на изменение климата.

За последние десять лет мощности ветряных турбин выросли во много раз. С одной стороны, это снижает себестоимость получения электричества за счёт силы ветра, но с другой стороны, инфраструктура рискует не выдержать увеличения массы гондол (генераторов), более высоких башен и предельно длинных лопастей. Каждая лопасть современной турбины длиннее футбольного поля, а вес гондол достигает 1000 т, что граничит с предельной нагрузкой на суда и причалы.

Монтаж 18-МВт ветровой турбины. Источник изображений: China Three Gorges Corporation

Прежде всего, рекорды ставят китайцы. В Китае уже подключена к сети ветряная турбина высотой с 50 этажный дом мощностью 16 МВт и лопастями длиной 123 м. На очереди запуск 18-МВт ветрогенератора высотой с 70-этажный дом и ещё более длинными лопастями. Это пока уникальные и единичные проекты, но массовыми они станут нескоро даже при желании вкладывать в них деньги. Точнее, деньги в них вложить можно, но рентабельность может оказаться не очень хорошей.

Гонка и конкуренция заставляют соперников наращивать мощность оффшорных турбин, вот только флот для установки всё более тяжёлых и больших по размеру конструкций для этого не предназначен. Суда для монтажных работ на море должны работать достаточно долго — десятилетиями, чтобы их стоимость и эксплуатация окупилась и, в конечном итоге, чтобы это не сказалось на стоимости ветроэнергетики. Но современный флот и причальная инфраструктура банально не готовы взять на свои плечи новый груз.

Более того, глядя на всё это, компании-подрядчики не хотят вкладывать деньги в постройку судов большей грузоподъёмности. Они намерены делать это только под долгосрочные контракты со всеми необходимыми мерами страховки. Надо ли говорить, что это не делает проекты оффшорных электростанций дешевле?

Эксперты настаивают, что мы всё ещё плохо понимаем плюсы и минусы ветрогенераторов сравнительно небольшой мощности — до нескольких МВт на установку. И в этом есть зерно истины. Недавно компания Siemens Energy AG выяснила, что треть ветроустановок компании имеют неустранимые простым образом дефекты. И это выяснилось без исследований оффшорных ветрогенераторов, инспектировать которые сложнее, чем наземные. Отрасль может ждать очень неприятный сюрприз, если нечто подобное обнаружится в области морской ветроэнергетики. Неудивительно, что специалисты призывают сделать паузу в гонке за мощностью ветрогенераторов.

Паузу можно использовать для стандартизации индустрии производства и использования ветрогенераторов. Стандартизация поможет избежать ошибок и лишних затрат на проекты, которых можно было бы избежать просто изучая накопленный опыт. Также общие стандарты позволят предсказуемым образом зарабатывать всем участникам цепочек поставок и, тем самым, развивать отрасль с прицелом на дальнюю перспективу, а не на сиюминутную выгоду. А если кто-то хочет быть революционером, то никто не будет против. Желаете удивить? Но только за свой счёт.

Компания Antora Energy приступила к полевым испытаниям блока теплового аккумулятора на кирпичах из графита. Токопроводность графита позволяет разогревать кирпичи до 2000 °C простым пропусканием тока через них. На выходе такого аккумулятора можно получить или тепло для промышленности, или электричество, которое получается с помощью встроенных в модуль инфракрасных фотодетекторов.

Источник изображения: Antora Energy

Промышленность и исследователи продолжают искать способы создать чистый и эффективный буфер для хранения энергии от возобновляемых источников. Переменный характер подачи электричества в сеть, который сопровождает выработку электричества силой ветра или лучами Солнца, заставляет использовать буферные аккумуляторы. Наиболее удобный способ — это запасать энергию в аккумуляторах, а именно — в литиевых батареях, требующих минимального обслуживания и обладающих достаточно высокой ёмкостью и плотностью хранения энергии. Но дёшево это точно не будет.

По предыдущим оценкам, стоимость хранения электричества в литиевых батареях достигает $140/КВт·ч. После 2030 года она снизится до более приемлемых $20/КВт·ч, но всё равно будет дороже эксплуатации электростанций на природном газе, у которых стоимость производства электричества находится на уровне $10/КВт·ч. Тепловые аккумуляторы Antora Energy обещают приблизиться к этой нижней отметке при значительно большем уровне экологической чистоты и простоте изготовления и эксплуатации.

В отличие от хранения тепла в солевых расплавах или в обычных кирпичах из глины, хранение тепла в графитовых кирпичах менее опасно и более эффективно. Разогрев кирпичей до 2000 °C (фактически — это графитовые электроды, серийно изготовляемые для нужд металлургии, к примеру, для выпуска алюминия) позволит использовать их тепло для выплавки стали. Если заказчику понадобится электрическая энергия, то модули тепловых аккумуляторов будут оборудованы инфракрасными фотодетекторами по типу солнечных панелей и КПД установки при этом будет не меньше 30 %.

По словам разработчиков, особенно эффективно фотопреобразователи начинают работать после нагрева кирпичей выше температуры 1500 °C. После этой отметки в основном превалирует лучистая энергия. Но это будет на следующем этапе. Первая опытная установка будет разогреваться до 1500 °C и сможет несколько суток отдавать тепло потребителю.

Интересно отметить, что компания Antora Energy частично финансируется из фондов небезызвестного филантропа Билла Гейтса. Также его фонд инвестировал в другую кирпичную компанию — Rondo Energy, которая строит в Таиланде крупнейший завод по производству кирпичей для тепловых аккумуляторов.

Австралийская компания 1414 Degrees ввела в эксплуатацию демонстрационный модуль по хранению тепловой энергии. Установка использует высокие тепловые свойства кремния для обслуживания высокотемпературных отраслей промышленности на основе безуглеродной энергетики. Электричество от возобновляемых источников нагревает воздух и запасает тепло в кирпичах, а при необходимости тепло подаётся в производственные установки.

Ядро накопительной установки из кремниевых кирпичей. Источник изображения: 1414 Degrees

Экспериментальный модуль SiBox мощностью 1 МВт·ч накапливает тепло в запатентованных кирпичах SiBrick. Кремний плавится при температуре 1414 °C и обладает превосходной теплоёмкостью, что позволяет установке оперировать рабочими температурами на уровне 800 °C. Перед вводом в эксплуатацию установка SiBox успешно прошла 32 цикла смены фаз, работая при температурах на выходе от 700 до 850 °C и обеспечивая непрерывную работу от 6 до 12 часов при каждой заданной температуре.

«Данные, полученные в ходе испытаний, полностью совпадают с ожиданиями от разработанных инженерных инструментов и моделей, что дает уверенность в масштабировании технологии SiBox, — говорится в сообщении компании. — Внутри установки кирпичи SiBricks ёмкостью 1 МВт·ч работали надёжно и после визуального осмотра были признаны, как находящиеся в отличном состоянии».

Компания заявила, что демонстрационный блок в настоящее время работает автономно и готов к проведению непрерывных циклических и разрядных испытаний в течение следующих 12 месяцев для завершения этапа валидации.

Внешний вид 1-МВт·ч установки

«В ближайшие месяцы наши инженеры используют результаты работы демонстрационного модуля для разработки SiBox коммерческого масштаба емкостью до 100 МВт·ч», — сообщает пресс-релиз 1414 Degrees.

Разработка демонстрационной установки SiBox была поддержана нефтегазовым гигантом Woodside, который выделил на реализацию проекта до 2 млн австралийских долларов ($1,3 млн). В рамках этой сделки Woodside теперь имеет возможность совместно разрабатывать и коммерциализировать технологию SiBox.

Это не единственный подобный проект. Хранение энергии в кирпичах и расплавах поддержано лидерами инвестиций. Например, Билл Гейтс поддержал деньгами компанию Rondo Energy, которая сейчас строит в Таиланде крупнейший в мире завод по производству теплоаккумулирующих кирпичей.

В черте большинства городов в США осталось огромное количество действующих и остановленных электростанций на ископаемом топливе. В то же время власти ищут возможность обеспечить жителей городов электрической энергией в периоды пиковых нагрузок, для чего хорошо подходят буферные системы хранения энергии в промышленных аккумуляторах. Новые нормы облегчат подключение батарей к энергосетям и, в частности, позволят запустить массовую переделку под эти задачи старых электростанций.

Источник изображения: Pixabay

Некоторое время назад сообщалось, что Федеральная комиссия США по регулированию энергетики (FERC) убрала целый ряд барьеров на пути к практическому использованию возобновляемой энергии. В частности, документ упростил процедуры переквалификации старых объектов энергетической инфраструктуры в банки энергии.

Даже устаревшие электростанции имеют линии электропередач и необходимую инфраструктуру (что особенно важно в черте города), что не потребует новых проектов и дорогостоящих работ. Всем этим можно воспользоваться для создания городских «повербанков», которые помогут сглаживать суточные скачки в потреблении энергии. Кроме того, установка промышленных накопителей энергии согласуется с целями климатических инициатив по переходу на возобновляемую энергетику — они банально будут балансировать нагрузкой от прерывистых возобновляемых источников.

До введения новых правил коммунальные службы могли откладывать закрытие старых электростанций, загрязняющих окружающую среду, до тех пор, пока не были спроектированы и разрешены новые линии электропередач для доставки электроэнергии в пиковые нагрузки. Теперь они во многом освобождены от такого рода подготовительных работ и старые «коптильни» могут закрываться в более короткие сроки.

Швейцарская компания Energy Vault сообщила о завершении строительства и сдаче в эксплуатацию первого в мире коммерческого гравитационного аккумулятора энергии. Установка построена в Китае. Её мощность достигает 25 МВт, а ёмкость — 100 МВт·ч. Она переводит электрическую энергию в кинетическую при поднятии бетонных блоков на высоту и снова высвобождает её при спускании блоков на землю.

Источник изображений: Energy Vault

Построенное в Китае хранилище гравитационной энергии — это первое такое сооружение коммерческих масштабов. До этого в Швейцарии компания Energy Vault построила демонстрационную установку мощностью 5 МВт, но реализованный в Китае проект затмевает её. Более того, на волне успеха Китай требует построить ещё пять подобных накопителей общей ёмкостью 2 ГВт·ч.

Гравитационные накопители по физике процесса напоминают гидроаккумулирующие электростанции, но без насосов и капризного оборудования. Груз в виде монолитных 24-т блоков поднимается на высоту до 100 и более метров и спускается в часы, когда требуется энергия. Это неплохой буфер для источников энергии из возобновляемых ресурсов и, прежде всего, от Солнца и ветра.

КПД гравитационной станции Energy Vault начинается с 75 % и может превышать 80 %. Загрузка блоков (запасание энергии) может продолжаться от 2 до 12 часов и более в зависимости от задач и источников. Вводимая в эксплуатацию система в провинции Цзянсу недалеко от Шанхая будет работать в течение 4 часов. К сети электропередачи она будет подключена в четвёртом квартале текущего года. Местным властям так понравился проект, что они заказали ещё один такой накопитель.

Интересно, что управляет всем этим хозяйством обучаемый алгоритм с функцией машинного зрения. Интересная будет площадка для съёмок очередного «Терминатора»… на фоне снующих вверх и вниз 24-тонных бетонных блоков. Кстати, где-то на просторах США компания Energy Vault тоже строит аналогичную гравитационную установку.

Федеральная комиссия США по регулированию энергетики (FERC) вчера решила пересмотреть процесс утверждения новых энергетических проектов, который стал серьёзным препятствием для роста возобновляемой энергетики в США. Новое правило направлено на то, чтобы сократить время, необходимое для подключения проектов «зелёной» энергетики к энергосети, и устанавливает предельные сроки рассмотрения и штрафы за затягивания решений.

Источник изображения: unsplash.com

Сейчас для подключения нового энергетического проекта к сети требуется в среднем пять лет. Огромное количество проектов производства и хранения чистой энергии, совокупной мощностью более 2 000 гигаватт просто ждут своей очереди на одобрение. Это примерно равно мощности, которую генерируют все действующие электростанции США.

Такие гигантские сроки подключения связаны с тем, что раньше деятельность FERC была сосредоточена на нескольких крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, и сроки их строительства соответствовали скорости подключения к энергосистеме. В последнее время комиссия столкнулась с тысячами набирающих обороты небольших солнечных, ветряных и аккумуляторных проектов, поскольку стоимость проектов ветровой и солнечной энергетики стала ниже затрат на строительство новых угольных или газовых электростанций.

Задержки могли стать ещё более длительными и, чтобы устранить отставание, новое федеральное правило потребует от управляющих сетями оценивать проекты покластерно, а не по одному. Установлены жёсткие сроки и штрафы за просрочку проверки. Новое правило отдаёт приоритет проектам, наиболее близким к завершению, и предусматривает защитные меры, такие как финансовые депозиты, от утопических нереализуемых прожектов. Председатель FERC Уилли Филлипс (Willie Phillip) назвал принятие нового правила переломным моментом для энергосети всей страны.

Сегодня возобновляемые источники энергии составляют чуть более 20 % электроэнергетического баланса США. Чтобы достичь цели 100-процентной экологически чистой электросети к 2035 году необходимо кардинально ускорить подключение новых источников «зелёной» электроэнергии. Американская ассоциация чистой энергии назвала решение FERC «крайне необходимым действием, которое является ключевым шагом на пути к предсказуемому и экономически эффективному подключению новых источников чистой энергии к электрической сети».