Подземная LDES: превращение шахт и пещер в хранилища энергии
В этом выпуске «Энергетических технологий» рассматривается, как перепрофилированные шахты и соляные пещеры могут обеспечить длительное хранение энергии.
По мере расширения прерывистой возобновляемой энергетики растет и спрос на долговременное хранение энергии (LDES). Однако различные геологические условия и области применения требуют индивидуальных решений, и разработчики все чаще обращают внимание на недра. Подземное хранение обходит некоторые ограничения традиционных электрохимических батарей, в том числе деградацию, температурные ограничения и ограничения цепочки поставок. Однако хранение энергии на сжатом воздухе (CAES) и подземное гравитационное хранение энергии (UGES) сопряжено с собственными технико-экономическими проблемами.
Объедините бизнес-аналитику и редакционное мастерство, чтобы охватить заинтересованных профессионалов на 36 ведущих медиа-платформах. Узнайте больше В этом выпуске мы побеседуем с двумя поставщиками подземных хранилищ энергии, чтобы понять, как этот сектор формируется на земле и под землей. Генеральный директор Storelectric Таллат Азад обращается к CAES, а основатель и генеральный директор Green Gravity Марк Суиннертон раскрывает технические особенности UGES.
Мы также слышим от Эдварда Барбура, доцента энергетических систем и хранения энергии в Университете Бирмингема, о более широком ландшафте. CAES работает путем хранения воздуха и тепла. Барбур объясняет, что «по сути, вы объединяете эти две вещи, когда требуется энергия для производства горячего воздуха под давлением, который используется для привода турбины». Потери эффективности неизбежны. В то время как Storelectric надеется достичь эффективности около 62%, Azad отмечает, что две ее электростанции CAES в настоящее время находятся на уровне около 42%.
«Фактическая энергия, которую можно использовать на другом конце сети, будет меньше, чем та, что [в пещере] в силу эффективности электростанции», — объясняет он. УГЭС — это совершенно другая концепция, основанная на гравитационном потенциале. «ЮГЭС перемещает грузы вверх и вниз», — говорит Барбур.
«Вы накапливаете гравитационную потенциальную энергию, когда груз находится вверху, а затем высвобождаете ее с помощью двигателя, когда вес опускается». Суиннертон объясняет, почему шахтные стволы являются хорошим местом для UGES: «Физика, которая управляет этой энергией, равна массе, умноженной на высоту. Таким образом, наша технология обслуживается, имея большую массу и большую высоту». «Сторонники каждой технологии заявляют, что у всех них, вероятно, есть определенные места, где эта конкретная технология лучше всего подходит», — говорит Барбур.
В ЦАЭС именно геология делает соляные пещеры идеальным местом. Барбур говорит, что в районах, где солевые отложения имеют подходящую глубину около 500 м, CAES становится экономичным. «В правильном месте мы можем обнаружить, что можем получить стоимость CAES ниже 5 фунтов стерлингов (6,75 долларов США) за киловатт-час (кВтч)». Азад добавляет, что соляные пещеры обеспечивают долговечность: «После того, как вы действительно построили соляную пещеру, вам придется провести определенное количество десятилетних проверок технического обслуживания, но они прослужат десятилетия, если не сотни лет». Он добавляет, что шахты с твердыми породами рассматривались для CAES, но существует риск утечек.
Между тем, соль предлагает уникальное преимущество: «она по сути самоуплотняется». Между тем, по словам Суиннертона, заброшенные шахты являются «одним из лучших мест, где можно найти высоту», что придает им более сильный технико-экономический профиль в УГЭС. Подобно соляным пещерам, шахтные стволы также долговечны, а инфраструктура служит десятилетиями и дольше.
Существует также потенциал масштабирования. «В настоящее время в мире закрыто почти два миллиона шахт […], поэтому первая причина перепрофилировать шахты для хранения энергии — это перепрофилировать шахты под их землю, их активы, их положение», — говорит Суиннертон. В УГЭС вместимость зависит от массы и высоты. Суиннертон говорит, что сотни тысяч заброшенных шахт будут классифицироваться как шахты среднего размера, предлагающие от 20 до 50 мегаватт-часов (МВтч) потенциального хранилища энергии.
Для сравнения, более крупные шахтные шахты, которых также «многочисленно», обладают еще большим потенциалом мощности: «Мы говорим о 150-350 МВт-ч энергии в [большой] шахте, что означает очень большую плотность энергии. В CAES емкость хранилища зависит от размера пещеры. Storelectric недавно приобрела участок площадью около 550 акров в Тиссайде, богатом пещерами, благодаря своей истории как крупного промышленного и химического центра. Азад говорит, что средняя площадь пещер составляет около 60 000 м³, что соответствует примерно 250 МВт-ч энергии – «вероятно, эту пещеру используют примерно 70 000 или 80 000 домов в час».
Однако он добавляет важное предостережение: «Это плотность энергии в самой пещере. Когда вы действительно начинаете высвобождать эту энергию через турбину, тогда возникают потери эффективности, которые вы должны принять во внимание. Фактическая энергия, которая может быть использована на другом конце сети, будет меньше этой».
Подземные технологии LDES все еще находятся в зачаточном состоянии. Green Gravity ввела в эксплуатацию свою первую пилотную установку в 2023 году, а недавнее приобретение Storelectric площадки в Тиссайде стало кульминацией трехлетнего процесса комплексной проверки. Но инновации в этой области продолжают набирать обороты, что обусловлено растущей потребностью в индивидуальных решениях для хранения данных, обеспечивающих стабильность сети. Барбур рассматривает самые перспективные возможности для соляных пещер: «Хранение водорода в соляных пещерах, по моему мнению, является передовой технологией. Биометан в соляных пещерах также очень интересен».
Он также называет накопление тепла «одним из самых низко висящих плодов», отмечая, что оно «представляет большой интерес, поскольку хранить тепло мы, как правило, можем относительно долго, довольно дешево, и поэтому это может иметь смысл как вариант, когда энергия в любом случае потребуется в виде тепла позже». Разнообразьте свое прослушивание еженедельными выпусками, в которых обсуждаются последние и величайшие события в энергетическом, нефтегазовом и горнодобывающем секторах. От электростанций до трубопроводов и карьеров — наши журналисты в области энергетики выбирают экспертных умов, чтобы понять определяющие отрасли темы и передовые технологии, преобразующие операции и производительность.
Подкаст «Энергетические технологии», основанный на данных и анализе GlobalData, изобилует отраслевой информацией. Эпизоды выходят в прямом эфире каждый вторник в 7 утра по восточному стандартному времени (12 вечера по Гринвичу). Слушайте Energy Technology: отраслевую информацию на Spotify, Apple Podcasts, Amazon или где бы вы ни получали свои подкасты. Если вам нравится наш подкаст, обязательно подпишитесь и получайте уведомления о новых выпусках каждую неделю.
Чтобы получать ежедневные новости отрасли, подпишитесь на наши информационные бюллетени.
