«Гравитационные поезда» могут стать дешевой альтернативой энергохранилищам для ВИЭ - «Новости Электроники»

Энергетические сети испытывают значительные колебания в течение дня, во время которых спрос на энергию и ее производство неравномерно растут и уменьшаются. Нередки ситуации, когда в часы пик спрос на электроэнергию значительно превышает производственные мощности. И наоборот, чаще всего ночью, мощности электростанций намного превышают то, что могут потреблять пользователи из сети. Это приводит к неустойчивости системы, а иногда к ее сбоям, поэтому инженеры постоянно работают над тем, чтобы в наши дома электричество поставлялось без перебоев.

Один из наиболее распространенных способов крупномасштабного хранения возобновляемой энергии – это гидроаккумулирующие электростанции. Они являются своеобразными «физическими аккумуляторами», которые сохраняют избыточную энергию посредством потенциальной энергии, находящейся в массе воды. Это работает следующим образом: когда энергия вырабатывается в избытке, вода с помощью насосов накачивается в высокоуровневый резервуар, а когда энергии недостаточно, вода сбрасывается вниз через турбины-генераторы, тем самым снова вырабатывая электричество. Хотя это и неплохое решение, оно ограничивается определенными географическими условиями.

Небольшая калифорнийская компания разработала еще одно похожее решение: рельсовую систему хранения энергии Advanced Rail Energy Storage System (ARES). Суть ее технологии – это наземный поезд, который потребляет излишнюю электроэнергию и хранит ее посредством потенциальной энергии, заложенной в больших массах. Для простоты понимания — это можно сравнить с закатыванием на гору большого камня, когда энергии больше, чем достаточно, и скатыванием его со склона тогда, когда энергии не хватает.

ARES использует железнодорожные вагоны, которые завозят чрезвычайно тяжелые блоки бетона на вершину холма или другой возвышенности. Эти платформы могут питаться электричеством от ВИЭ во время их максимальной производительности и небольшого потребления энергии сетью. В часы пик нагруженные составы спускаются вниз под воздействием силы собственного веса, преобразуя потенциальную энергию в кинетическую, а затем в электрическую посредством рекуперативного торможения.

Хотя технология может показаться слишком простой и малоэффективной, компания утверждает, что ее система способна сохранять энергию с 80% КПД, а каждый отдельный вагон может вырабатывать энергию с постоянной производительностью в течении 8 часов.

ARES уже собрала несколько тестовых установок, включая 268-метровый трек в Калифорнии. В настоящее время комиссия по коммунальным предприятиям Невады поручила компании построить новое «гравитационное» энергохранилище в горах штата, чтобы наладить бесперебойную работу местной сети.

Это может показаться практически нереальным, но всего через несколько лет электрическая сеть Невады может быть стабилизирована за счет парка автоматических поездов массой 300 тонн каждый. Компания специально разработала систему для максимально эффективной работы с уклоном в 7,2%. Это позволяет наилучшим образом преобразовывать энергию из потенциальной в кинетическую, а также обеспечивает стабильную работу поездов. Перемещаясь вниз по склону, каждый такой 300-тонный состав сможет вырабатывать 50 МВт мощности. В итоге протяженность энергогенерирующих путей составит 9,2 километра через пустыню с перепадом высот 640 метров.

Одним из наиболее значимых преимуществ рельсового энергохранилища является низкая стоимость по сравнению с другими промышленными способами аккумуляции энергии. Как заявляет компания, система, построенная по технологии ARES, обойдется в два раза дешевле самого дешевого решения для хранения электроэнергии из всех, что используются сегодня. Кроме того, для ее работы не потребуется дополнительная подача воды или топлива, она работает исключительно от энергии, поступающей из сети.

Источник: interestingengineering.com