Инженеры Массачусетского технологического института разработали проект для хранения возобновляемой энергии – такой как солнечная энергия и энергия ветра. Система может использоваться для круглосуточного питания небольшого города.
Разработанная конструкция будет хранить тепло, которое генерируется избыточным электричеством от солнечной или ветровой энергии, в больших резервуарах раскаленного добела кремния. По необходимости эта энергия будет преобразовываться обратно в электричество и поставляться в сеть. По оценкам исследователей, такая система будет более доступной, чем литий-ионные аккумуляторы. Они также оценивают, что система будет обходиться примерно вдвое дешевле, чем гидроэлектростанции, которые на сегодняшний день являются самой дешевой формой накопления энергии.
Новую концепцию разработали во время исследования, в ходе которого ученые искали способы повысить эффективность работы одного из устройств по сбору возобновляемой энергии – так называемого гелиоконцентратора. Это устройство накапливает солнечное тепло в больших резервуарах, заполненных расплавленной солью, которая нагревается до температуры около 540° С. Когда требуется электричество, горячая соль подается через теплообменник, который превращает тепло соли в пар. Затем турбина преобразует этот пар в электричество.
Но исследователи столкнулись с задачей – если нагревать соль до таких температур, она разъедает резервуары из нержавеющей стали. Следовательно, нужно было найти другую среду, которая могла бы накапливать тепло при гораздо более высоких температурах. Первоначально разработчики предложили заменить соль на жидкий металл, но в итоге остановились на кремнии – самом распространенном минерале на Земле, который может выдерживать температуру свыше 2200° С.
В прошлом году команда инженеров разработала насос, который сможет выдерживать такие высокие температуры и перекачивать жидкий кремний через возобновляемую систему хранения. Насос обладает самой высокой температурной стойкостью за всю историю науки.
Разработчики называют свою концепцию TEGS-MPV, или “солнце в коробке”. Система будет состоять из двух резервуаров. Первый резервуар – “холодный” – будет выполнен из графита и заполнен жидким кремнием, который нагревается до 1900° С. Сеть трубок соединяет его со вторым резервуаром – “горячим”. Когда в первый резервуар поступает электричество из солнечных элементов, система преобразует его в тепло. Тепловая энергия будет хранится в горячем резервуаре при температуре около 2300° С.
Разработка может использоваться в сочетании с другими существующими системами возобновляемой энергии, такими как солнечные панели. Она будет собирать избыточное электричество в течение дня и хранить его для последующего использования.
Исследователи подсчитали, что одна такая система сможет обеспечить энергией небольшой город в 100 000 домов. Разработчики также подчеркивают, что использование их системы хранения географически не ограничено. То есть ее можно разместить где угодно, независимо от ландшафта местности, в отличие от тех же гидроэлектростанций, которые располагаются только у водоемов.
