Зі збільшенням проникнення відновлюваної енергії розвиток довгострокового зберігання енергії став тенденцією, а технічні шляхи для великомасштабного довгострокового зберігання енергії включають переважно гідроакумулювання, теплове зберігання розплавлених солей, зберігання рідинного струму, зберігання стисненого повітря та зберігання водню в п'яти категоріях. На цьому етапі застосування гідроакумулювання є найбільш зрілим, але перевагами зберігання енергії в стисненому повітрі є велика масштабність, висока ефективність, низька вартість, захист навколишнього середовища та чистота, а також можливість позбутися географічних обмежень, що, як очікується, стане доповненням до гідроакумулювання.
Акумулювання енергії в стисненому повітрі належить до видів довготривалого зберігання енергії, яке може бути реалізоване протягом тривалого часу, що перевищує 4 години або дні, місяці циклу заряджання та розряджання системи накопичення енергії, регулюючи коливання виробництва нової енергії, виконуючи роль видатних переваг.
Згідно зі вступом директора дослідницького та дослідницького центру накопичення енергії Інституту інженерної теплофізики Китайської академії наук СюйЮйцзе, у майбутньому енергосистема нашої країни стане новим типом енергії як основної енергосистеми, а вітрова енергетика, фотоелектричні установки та інші види відновлюваної енергії будуть коливатися та перериватися, і якщо масовий доступ до енергосистеми створюватиме ризики для безпеки. Наразі зростає потреба в системах накопичення енергії як гнучкому регулювальному ресурсі для регулювання енергосистеми. Аккумулювання енергії у стисненому повітрі є важливим фактором.
«Технологія накопичення енергії у стисненому повітрі не є новою. Традиційна технологія накопичення енергії у стисненому повітрі застосовується в Німеччині та Сполучених Штатах вже багато років, але традиційна технологія накопичення енергії у стисненому повітрі залежить від викопного палива, потреба у великих природних печерах, низька ефективність накопичення енергії та інші проблеми, тому її широкомасштабне просування завжди обмежене». Сюй Юйцзе сказав, що передова система накопичення енергії у стисненому повітрі в Китаї переробляє стиснене тепло, більше не використовує викопне паливо та може використовуватися в різних формах, таких як наземні накопичувачі, штучні камери та підземні природні печери для будівництва камер для зберігання. Крім того, система значно підвищує ефективність накопичення енергії.
Наразі, використовуючи передову технологію накопичення енергії на стисненому повітрі потужністю 100 МВт, Китай побудував першу міжнародну демонстраційну електростанцію з передовим накопиченням енергії на стисненому повітрі потужністю 100 МВт та успішно підключився до мережі для виробництва електроенергії. Електростанція розташована в повіті Чжанбей провінції Хебей, і є найбільшою у світі та найпродуктивнішою новою електростанцією з накопичення енергії на стисненому повітрі, яка була побудована та експлуатується в рамках проекту. Вона може виробляти до 132 мільйонів кВт⋅год електроенергії на рік, забезпечуючи захист пікової потужності для близько 50 000 користувачів. Водночас вона може заощадити 42 000 тонн стандартного вугілля та скоротити викиди вуглекислого газу на 109 000 тонн щорічно.
Які переваги накопичення енергії у стисненому газі порівняно з іншими новими типами накопичення енергії? Загалом, це можна підсумувати як безпечне, довговічне та потужне вибухове накопичення. По-перше, накопичення енергії у стисненому газі є дуже безпечним. Візьмемо, наприклад, проект накопичення енергії у зрідженому вуглекислому газі, оскільки скраплення вуглекислого газу дуже просте, тому для його зберігання потрібен лише тиск у кілька мегапаскалів, не потрібно турбуватися про зберігання газу під високим тиском, спричинене прихованою небезпекою, водночас вуглекислий газ нетоксичний, негорючий та вибухонебезпечний, що забезпечує дуже високу безпеку. Крім того, оскільки це повністю механічні пристрої, термін служби систем накопичення енергії у стисненому повітрі може досягати 30-50 років за умови нормального обслуговування. «Зберігання енергії у стисненому повітрі – це фізичний процес, заснований на термоциклуванні, який має природні переваги з точки зору безпеки та зниження продуктивності, і вважається однією з найперспективніших технологій великомасштабного накопичення енергії». Спираючись на ці переваги, Чень Хайшен, дослідник Інституту інженерної теплофізики Китайської академії наук, заявив, що застосування технології накопичення енергії у стисненому повітрі має велике стратегічне значення та величезний ринковий попит для реалізації стратегічних цілей країни щодо подвійного вуглецевого викиду та покращення навколишнього середовища.
Варто зазначити, що енергетичний сплеск накопичувача енергії стисненим повітрям є відносно сильним. Це може безпосередньо працювати в деяких спеціальних застосуваннях. Наприклад, у випадку дизельних двигунів, що використовуються на великих суднах, стиснене повітря зазвичай зберігається в резервуарі під тиском і діє безпосередньо на поршень через спеціальний стартерний клапан для обертання колінчастого вала перед початком впорскування палива. Така конструкція є компактнішою та дешевшою, ніж електричний стартер того ж розміру, і може забезпечити надзвичайно високі потужні сплески, необхідні без надмірного навантаження на генератор та розподільчу систему судна.
Щодо систем накопичення енергії на основі стисненого повітря, Китай продовжує посилювати масштабні демонстрації та застосування, накопичуючи досвід у інженерному проектуванні та будівництві, а також розробляючи повний та зрілий промисловий ланцюг для подальшого пришвидшення їхнього будівництва та застосування.
Час публікації: 14 вересня 2023 р.
