Согласно недавнему исследованию израильских и французских ученых, соединение крупномасштабных фотоэлектрических систем с накопителями энергии в виде резервуаров с расплавленной солью является эффективным решением для энергоснабжения во многих регионах мира.
На первый взгляд, решение необычное и довольно странное.
Хранение энергии в расплавленной соли является стандартным вариантом для солнечных тепловых электростанций (CSP), в которых энергия солнца преобразуется непосредственно в тепло – используется для нагревания теплоносителя.
Солнечные фотоэлектрические установки производят электроэнергию. И хотя технологии преобразования электричества в тепло (Power to Heat) активно прорабатываются, речь обычно всё-таки идёт, главным образом, о локальных решениях, многие из которых ориентированы на конечное потребление тепла (грубо говоря, «лишняя» солнечная или ветровая электроэнергия идёт на теплоснабжение). В новом исследовании говорится о масштабном преобразовании солнечной фотоэлектрической электроэнергии в высокотемпературное тепло и, потом, обратно в электричество. Причем в колоссальных масштабах. Выглядит, вроде бы, не очень рационально.
Однако авторы работы считают, что такое решение вполне жизнеспособно и экономически эффективно, благодаря сильному снижению стоимости солнечной электроэнергии [см., например, «Экономика солнечной энергетики: очень дёшево, но будет намного дешевле»].
В статье «Обеспечение крупномасштабного потребления электроэнергии с помощью фотовольтаики и хранилища расплавленной соли», опубликованной в научном журнале «Renewable and Sustainable Energy Reviews», исследователи представили модель для интеграции крупномасштабного производства солнечной энергии с высокотемпературными хранилищами расплавленной соли в регионах с относительно низким уровнем прямого солнечного излучения (direct solar beam radiation) и относительно высоким уровнем глобального солнечного излучения (global solar radiation).
Предлагаемое учеными решение PV-TS (фотовольтаика плюс теплоаккумулятор), которое, как утверждается, «готово к немедленному внедрению» из-за «необычайно хорошей экономики», обеспечиваемой фотоэлектрической технологией, представляет собой жизнеспособную альтернативу CSP в регионах, где технология CSP не может применяться по естественно-природным причинам.
В комбинации PV-TS значительная часть генерируемой солнечной энергии будет использоваться не для непосредственного снабжения электричеством потребителей, а для резистивного нагрева накопителя тепла в форме расплавленной соли до температур выше 565 градусов Цельсия, а накопленная тепловая энергия, в свою очередь, будет использоваться для выработки электричества паровой турбиной. Низкая стоимость фотоэлектрической солнечной энергии «более чем компенсирует значительную потерю эффективности».
Моделирование, проведенное авторами, показало, что, используя указанные устройства, можно строить такие энергосистемы, в которых доля электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими установками будет превышать 80%, а в некоторых случаях достигать 95%. При этом система накопления энергии должна иметь возможность выдавать энергию и мощность для покрытия среднего потребления по энергосистеме всего в течение 12 часов.
По расчётам авторов, стоимость электроэнергии от таких комбинированных установок «будет конкурентоспособной по сравнению со стоимостью обычных электростанций и намного ниже, чем при использовании литий-ионных батарей».
По их словам, «нетрадиционное» решение, предложенное в исследовании, также может быть интегрировано с кровельными солнечными электростанциями и (теоретически) с большими паровыми турбинами, работающими на выводимых из эксплуатации в разных странах тепловых и атомных электростанциях (в тех случаях, если они могут эффективно работать с перегретым паром).
Кроме того, решение не требует каких-то новых серьезных конструкторских разработок, поскольку все его компоненты уже представлены на рынке.
На один ТВт*ч годовой выработки электроэнергии установке PV-TS потребуется в среднем ~ 0,64 км2 земли.
В заключение авторы отмечают, что рассмотренная ими комбинация представляет собой пример, в котором величина «необычно благоприятной экономики» (сверхнизкие уровни затрат в фотоэлектрической солнечной энергетике) «может перевесить соображения базовой термодинамической эффективности».
Также подчёркивается, что поскольку фотоэлектрические модули могут собирать и преобразовывать рассеянное солнечное излучение, комбинация PV-TS может экономически эффективно использоваться по всему миру, в том числе, к слову, вероятно, и в России. В регионах с относительно умеренным уровнем солнечной радиации, возможно создание гибридных объектов, в которых солнечная генерация комбинируется с ветровой. Оценить конкретные случаи предстоит в отдельных исследованиях.
Уважаемые читатели!
Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области «новой энергетики». Помогите, чем можете, пожалуйста.
Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241