60

В России разработан прототип аккумулирующей электростанции

  • ТАЭС твердотельная аккумулирующая электростанция
  • ТАЭС твердотельная аккумулирующая электростанция
Фото: www.heindl-energy.com

Проект принципиально новой твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС) разработали специалисты новосибирской компании «Энергозапас», резидента Инновационного центра «Сколково». Свое ноу-хау они представили на проходящей сейчас в Екатеринбурге выставке «Иннопром». Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу новосибирского наноцентра «Сигма».

Принцип действия ТАЭС аналогичен гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС), только вместо воды используется твердый груз, в данном случае — упакованный грунт. Накопление выработанной энергии происходит за счет подъема груза на высоту нескольких сотен метров. При его опускании под действием силы тяжести энергия выдается в сеть.

Подобными разработками сегодня занимаются многие зарубежные компании. Однако в их накопителях электроэнергии, работающих на принципе подъема твердых тел, именно этот груз — один из самых дорогостоящих элементов. Упакованный грунт, которым будет оперировать ТАЭС новосибирских инженеров, добывается во время строительства здания электростанции. То есть его стоимость ничтожна.

Экономичен и метод возведения накопительного сооружения. В нем не будет перекрытий: здание состоит из вертикальных колонн, связанных между собой горизонтальными и диагональными распорками. Четыре соседних колонны образуют шахту, внутри которой вертикально перемещается груз-накопитель.

Серьезное преимущество ТАЭС перед ГАЭС еще и в том, что первая может быть построена на безводных равнинах. То есть в тех местах, где строительство гидроаккумулирующей станции просто невозможно.

В пресс-службе «Сигмы» сообщили, что уже создан 26-метровый прототип ТАЭС. С его помощью новая технология прошла апробацию и доказала свою эффективность. К 2019 году компания «Энергозапас» планирует возвести первый опытный объект.

Новосибирские ученые подчеркивают, что твердотельная аккумулирующая электростанция сможет накапливать электроэнергию в промышленных масштабах. Решение этой задачи весьма своевременно для мировой энергетики. Ведь помимо поиска новых источников генерации энергетические компании сейчас озабочены решением проблемы выравнивания нагрузки на свои энергосистемы.

  • 6
    MagiRus
    14.08.1721:02:46

    Хмм, а ведь идея вполне себе здравая. Вряд ли, конечно, можно рассчитывать на очень большой объем запаса энергии, но ведь и сама по себе технология относительно дешевая.

    • 0
      Нет аватара
      14.08.1721:32:27

      чем глубже будут копать котлован — тем дороже будет стоимость электроэнергии

      несколько сот метров? котлован, сооружение и затем циклический подъем очень массивного груза и все это в габаритах несколько сот метров?

      и … а из чего получается электроэнергия-то?

      Отредактировано: alex_uns~21:39 14.08.17
      • 0
        Нет аватара
        14.08.1722:02:36

        ветер солнце - это как раз тот вариант когда система выработки энергии находится далеко от обьединенной энергосистемы. именно для для этого и нужны подобные накопители. ветро и солнечная генерация хороша когда находится в единой энерогосистеме, но там она как бы беспонтов. часто такая генерация максимально эффективна там где нет сети — а без сети подобные источники электричества пусть и эффективно работающие так же бесполезны потому что несмогут обеспечить стабильное энергоснабжение. Вот тут на помощь прийдут подобные мегааккумуляторы.

      • 4
        MagiRus
        15.08.1708:44:04

        и … а из чего получается электроэнергия-то?

        Встречный вопрос, а из чего получается электроэнергия на ГЭС?

        • 0
          Нет аватара
          15.08.1710:48:10

          Воду в ГЭС не нужно закачивать обратно в водохранилище)

          вопрос тогда другой: количество потраченной энергии на подъем груза разве будет меньшим количества энергии получаемой в результате его опускания?

          Это к вопросу его эффективности.

          Этот «накопитель» потенциальной энергии хоть и будет квази-аккумулятор, но мне кажется все равно в итоге на выходе с потерей электроэнергии.

          Или понятие «эффективность» заключается уже в другом? — в выравнивании нагрузок в электросистемах? Оно этого действительно стоит? — копать мегакотлованы и делать в них мегасооружения?

          Отредактировано: alex_uns~10:58 15.08.17
          • 3
            Dima Lashkov
            15.08.1712:44:09

            Ещё СССР строил гидроаккумулирующие электростанции — водоём на горе куда закачивают воду. Сама необходимость аккумулирующих электростанций никогда под вопрос не ставилась, надо выравнивать цикличность нагрузок на сеть. Тут разница только в том, что вместо воды — грунт.

          • 1
            MagiRus
            15.08.1713:01:26

            Воду в ГЭС не нужно закачивать обратно в водохранилище)

            В ГЭС не нужно, а в ГАЭС нужно. Понятно что будет потеря энергии. Но тут и не стоит задача делать электроэнергию «из воздуха», — тут задача перераспределить пики выработки и потребления, т. е. направить ночной избыток выработки на накопление путем использования ГАЭС, либо такого вида накопителя, как в этой новости.

            Или понятие «эффективность» заключается уже в другом? — в выравнивании нагрузок в электросистемах? Оно этого действительно стоит? — копать мегакотлованы и делать в них мегасооружения?

            Там, где есть возможность возвести ГАЭС явно выгоднее делать именно ее. КПД при ее использовании достигает 75% (т.е. теряется лишь четверть выработанной электроэнергии). А с учетом того, что ночное электричество в среднем в два раза дешевле, то профит явно будет как для энергосистемы в целом, так и для эксплуатирующей данную ГАЭС организации.

            Отредактировано: MagiRus~13:02 15.08.17
            • 0
              Нет аватара
              16.08.1716:31:13

              А с учетом того, что ночное электричество в среднем в два раза дешевле, то профит явно будет как для энергосистемы в целом, так и для эксплуатирующей данную ГАЭС организации

              стоимость электроэнергии одна и та же. появляется она в момент ее производства, а не в момент ее потребления. такие дополнительные гигантские сооружения как ни крути, но только еще добавят к стоимости производства ЭЭ.

              и вобще —

              профит явно будет как для энергосистемы в целом,
              привязать к стоимости электроэнергии тут у вас нелепица.

              просто это все должно влиять на надежность системы во время суточных максимумов и сбалансированнсть энергосистемы. сбалансированность в смысле привлечения к использованию неиспользуемой ночью электроэнергии.

              Отредактировано: alex_uns~16:51 16.08.17
          • 0
            Евгений Лутовинов
            12.10.1713:17:29

            Ночью, когда нагрузка на сеть маленькая, груз поднимают (закачивают воду в ГАЭС). Днём, в пиковые нагрузки, груз опускают (сливают воду из ГАЭС), вырыбатывая электроэнергию.

            Всё просто.

      • 5
        igorborisov Борисов
        15.08.1709:42:15

        Это не генерирующая электростанция, а аккумулирующая. Энергия забирается из сети в моменты низкой нагрузки и генерируеутся обратно в моменты пиковой.

    • 0
      Нет аватара
      15.08.1711:01:46

      «сама по себе технология относительно дешевая"

      и в чем же ее дешевизна?))

      Отредактировано: alex_uns~11:04 15.08.17
      • 1
        MagiRus
        15.08.1712:54:54

        Слово «относительно» вы умышленно пропустили?

  • 9
    Нет аватара
    14.08.1721:16:11

    Сизифов камень на службу человечеству!

  • 1
    я свой
    14.08.1722:12:03

    я конечно мог бы прикинуться физиком-типо всё знаю, НО!мне реально интересно откуда ток. может кто на пальцах разъяснит.

    • 5
      g-r-i-n
      15.08.1700:04:00

      На пальцах — груз опускается, крутит шестерёнку (точнее последовательность шестерёнок), а дальше как в ГЭС. Но это на пальцах!

      P.S.

      Копирование приведённых мной материалов возможно только с указанием источника и авторства.

    • 2
      Нет аватара
      15.08.1700:05:40

      твердотельной аккумулирующей электростанции

      Грузы за счет электроэнергии тратящейся на работу подъемников поднимаются наверх-запас энергии. Когда отдавать накопленное, грузы опускаются под собственным весом при сопротивлении генераторов, которые вырабатывают ток обратно в сеть.

  • 1
    Юрий Дедушкин
    14.08.1722:39:04

    А может рискнуть и просто закачивать воду в бочку.

    Без выемки миллиона тонн грунта.

    • 3
      Нет аватара
      15.08.1700:15:39

      так такие гидроакуммулирующие станции уже давно используются там я так понимаю КПд меньше. ТО есть при перекачке воды и при спуске больше энергии теряется чем при перемещении твердых предметов. Тут вся смысловуха в том что бы использовать достаточно плотный и тяжелый материал как балласт при подеме которого будет накапливатся кинетическая энергия, а при спуске генераторы будут вырабатывать электрический ток. ТО есть плотность накопления энергии в данном случае напрямую зависит от плотности балласта и вода в данном случае не лучший балласт.

      • 1
        Dima Lashkov
        15.08.1712:46:36

        потенциальная энергия    

        • 0
          Нет аватара
          15.08.1720:37:07

          сорри прогнал да потенциальная всеж тело неподвижно )

  • 3
    Сергей Перовский
    15.08.1702:20:17

    уже создан 26-метровый прототип

    Тогда хотелось бы фото, а не схему, радикально отличающуюся от описания.

    И вместо слов об эффективности — реально достигнутые КПД и энергоемкость.

    Слишком много в последнее время попыток продать сырые идеи под голословные утверждения о наличии опытных образцов.

    Эффективность гидроаккумулирующих станций легко оценить, так как КПД гидрогенераторов и насосов различной мощности хорошо известны, стоимость сооружения водоема и плотины тоже. А запасать энергию в виде потенциальной энергии твердого тела — задача новая, требующая решения множества новых инженерных задач. Если удалось получить экономически эффективное решение, то очень хочется увидеть это «живьем» и почитать отчеты об испытаниях. А то получилась новость в стиле Маска.

  • -1
    Arsenic
    15.08.1708:09:26

    Бред какой-то. Вы представляете, сколько такая фигня будет стоить? ГАЭС построить будет в сотни раз дешевле.

    • 3
      MagiRus
      15.08.1708:47:09

      Вы представляете, сколько такая фигня будет стоить?

      Нет, не представляем, а вы?

      ГАЭС построить будет в сотни раз дешевле.

      В любых условиях, при любых обстоятельствах? Подобные бескомпромиссные суждения, обычно, озвучивают те, кто в этом мало что понимает…

      • 0
        Arsenic
        15.08.1723:00:57

        >В любых условиях, при любых обстоятельствах?

        Да, в любых. ГАЭС — это два водохранилище, одно выше, другое ниже, между ними водовод и обратимая турбина. Здесь — все тоже самое, есть емкость, есть турбины, только вместо обычного водохранилища, которое делается простой запрудой на речке, нужно построить:

        1. Цилиндрический резервуар гигантских размеров (сотни метров), при этом он должен выдерживать перепад давления при поднятии-опускании груза и не деформироваться (иначе «поршень» не будет плотно прилегать к цилиндру). Т. е. должен быть очень прочным (железобетон, сталь?).

        2. «Поршень». Что-то наподобие плавающей крыши нефтяных резервуаров, только в несколько раз больше (самые большие нефтяные резервуары 100 тыс кубов), причем он должен очень плотно прилегать к стенкам, не изнашиваться при постоянном поднятии-опускании (с нефтью это проще, т.к. нефть сама по себе хорошая смазка, кроме того нефть не вызывает коррозию стали в отличии от воды).

        Т.е. сооружение заведомо во много раз дороже ГАЭС, и не имеет никаких преимуществ (турбины точно такие же, значит и кпд такой же). Разве что в какой-нибудь абсолютно безводной пустыне. Но там и нет необходимости в таких накопителях энергии.

        • 0
          Нет аватара
          16.08.1716:59:57

          этот «поршень» может быть надежно зафиксирован тремя, (а лучше 4-мя) боковыми линиями перемещения.

          просто здесь перемещается не некоторые кубометры воды в минуту как в ГАЭС, а сразу вся внутренняя мегаконструкция. это и есть слабое звено в этой системе — организация движения этой мегаконструкции    

          хотя и само строительство всего мегасооружения — тоже не слабая инженерная задача.

          То что эта идея родилась в недрах Сколково меня даже заставило улыбнуться)

          Отредактировано: alex_uns~17:01 16.08.17
        • 0
          MagiRus
          17.08.1710:57:07

          Разве что в какой-нибудь абсолютно безводной пустыне. Но там и нет необходимости в таких накопителях энергии.

          Не обязательно для этого лезть именно в пустыню. Достаточно посмотреть на юго-восток средней части России, т. е. начиная от Астрахани и до Омска и мы увидим что там все довольно печально с водой, а если ее даже и найти, то поддерживать баланс будет ой как сложно, следовательно для обеспечения потребностей нужны либо АЭС, либо ТЭС. С первыми проблема как раз в слабой возможности маневрировать мощностями, т. е. придется передавать огромный поток энергии на далекие расстояния. В таких условиях вариант с подобным «накопителем» уже не видится маниловщиной. Чисто с технической точки зрения не вижу никаких проблем — масса конструкций с гидравликой, передвигающей тысячи тонн тому пример. А может лучше пойти по пути тросов или вообще винтового подъемника. Все дело как там с экономикой. Ну, а тут уже нужно все внимательно считать.

          при этом он должен выдерживать перепад давления

          Какой еще перепад давления? Он должен быть рассчитан просто на ту массу, которой обладает внутренний поршень. Никакого плотного прилегания к цилиндру добиваться абсолютно не нужно, более того, зазор даже желателен, дабы избежать ненужного трения. Основная проблема это как добиться того, чтоб при довольно большой длине гидравлика выдерживала нагрузки. Тут либо нужно добиваться увеличенной массы без увеличения высоты цилиндра, либо просто цилиндр делать с большим диаметром и малой высотой. А можно пойти по пути создания каскада гидравлических механизмов, что, безусловно, сложнее. А можно сделать не каскад механизмов, а каскад «накопителей», относительно неглубоких и небольших, но которых будет много. Повторюсь, я не являюсь ярым сторонником данной технологии, тут все будет зависеть от экономики и от конкретных условий применения.

          Отредактировано: MagiRus~11:02 17.08.17
          • 0
            Нет аватара
            17.08.1718:20:17

            по-моему маниловщина

            собрать цилиндр диаметром в сотню метров и высотой в пару десятков метров, чтобы потом передвинуть его в ж/бетонное цилиндрическое сооружение нужен сухой док рядом, «стапель» для сборки и производство для изготовления металлоконструкций. затем заполнение дока водой и заполнение водой этого мегабетонного стационарного сооружения для обеспечения передвижки цилиндра.

            Или как вы будете это делать? Ваш поршень будет сродни авианосцу и по размерам и по массе). Вода нужна и в дальнейшем постоянно, так как она будет в процессе работы системы все время теряться.

            … перемещать поршень, заполненный грунтом — это перемещать не тысячи тонн, а сотню — сотни тысяч тонн.

            пи*r2*h = 3.14*50*50*15 = 117750 м3 при радиусе цилиндра в 50 м. и высотой в 15 м. (взял ориентировочно, хотя высота цилиндра на картинке наверное больше)

            вес 1 кубометра грунта? да даже ели и 1,2 т 141000 тонн.

            такие массы можно перемещать, используя плавучесть конструкции, — перемещаются же достаточно просто суда -авианосец например массой в 100 тыс тонн, в этой системе плавучесть возможна — маленькая, если это все-таки тяжелый, но плавучий корпус, заполненный грунтом.

            Правда над грунтом в поршне придется делать заполняемый резервуар, который будет изменять плавучесть системы. В этом случае высота конструкции будет уже ближе как на картинке в несколько десятков метров (- вот вам и стапель для ее сборки). И дополнительно придется делать резервуар для приема воды во время опускания груза, чтобы потом ее закачивать в цилиндр над грунтом.

            Или это будет решение сложной задачи не разового, а постоянного — раз в сутки перемещения груза в сотню-сотни тысяч тонн. Так если все-таки использование воды, а на картинке вода,

            может все-же проще ГАЭС?

            …Все вместе с мегасооружением, сборкой и решением всех абсолютно новых технических и технологических решений — дорогостоящая маниловщина от Сколково-Чубаса.

            да и цена… одна цена — изобретать, строить и доводить до ума, и другая строить серию. Лучшее время для таких задач — кризисы) — это ирония)

            Отредактировано: alex_uns~20:00 17.08.17
            • 0
              MagiRus
              17.08.1719:14:33

              заполнение водой

              Вода то тут вообще зачем?

              перемещать поршень, заполненный грунтом — это перемещать не тысячи тонн, а сотню — сотни тысяч тонн

              Посмотрите массу Керченского моста, тем не менее его надвигают на сваи гидравликой.

              • 0
                Нет аватара
                17.08.1719:39:07

                вода у меня в 2-х случаях используется первоначально для сборки самой конструкции, и затем как элемент гидравлической системы — в суточном режиме подъема-опускания цилиндра при этом используется плавучесть этого цилиндра.

                Это не «сухая» гидравлика как у вас, «изолированная» от этого груза.

                Цилиндр можно было бы и полностью сделать под воду, но плотность грунта больше и соответственно объем цилиндра будет меньше.

                Теперь насчет надвигания. на что вы будете надвигать цилиндр, по какому пути, как он будет сделан технически, какое его использование в дальнейшем. то есть это разовая технологическая конструкция, дающая увеличение стоимости проекта.

                Ну и насчет надвигания еще более интересный пример мост Миллоу во Франции, но его пролеты, использованные для надвигания новых пролетов, являлись затем частью конструкции.

                И еще, во время надвигания пролетов моста Миллоу был сбой системы надвигания. один блок сломался. А у вас эта система предполагается как вообще рабочая в случае ее использования в циклическом суточном режиме подъема-опускания? Или система полистастов на блоках-тросах? что тоже очень сложная задача.

                То есть это вопрос к надежности подъемной части мегаконструкции, значит в итоге и к ее стоимости.

                Ну и наконец)) система передачи потенциальной энергии в кинетическую — это будет совершенно новая электрическая машина именно для этого мегасооружения    Я имею в виду вариант механики для вращающихся тел, если как тут предлагалось использовать шестеренки). Изобрести, сконструировать, довести до ума. Может проще ГАЭС?))

                По поводу использования плавучести… Тоже есть слабое место — это примыкание стенок цилиндра к жб резервуару. При подъеме цилиндра и его опускании через это примыкание будет создаваться избыточное давление, выталкивающее воду вверх. При опускании цилиндра, она может улавливаться в резервуар над грунтом. Это удобно. можно регулировать процесс опускания. А вот при подъеме цилиндра эту проблему нужно как-то решать)

                Отредактировано: alex_uns~20:51 17.08.17
  • 3
    Leonid Steelcap
    15.08.1708:55:52

    Ребята, это не электростанция! Это большой аккумулятор, батарейка! Её смысл в том, чтобы забирать в себя электричество когда оно не нужно (к примеру ночью) и отдавать его, когда надо.

    Насколько я понял, принцип простой: это цилиндрическая емкость в которую вставлен круглый груз (как написано в статье, балластом служит грунт). Под этот груз накачивают воду (или воздух?), груз поднимается. Идет накопление энергии. Когда электричество нужно, насосы переключаются в режим генератора, вода (воздух) выходит, груз опускается.

    • 1
      Игорь Brick
      15.08.1710:45:10

      Воду накачивают. Смысл в том, что тот огромный поршень, который поднимается ее давлением, имеет вес во много раз бОльший такого же объема воды и «батарейка» получается соответственно во столько же раз компактнее, чем обычная гидроаккумулирующая станция. Да и давление на выходе тоже будет бОльше и позволит вырабатывать электроэнергию с лучшим КПД. Все равно, что пальчиковый аккумулятор вы поменяете на «таблетку» такой же емкости, но к тому же, с лучшей нагрузочной способностью.

      • 0
        berkut
        15.08.1713:47:46

        А что ели груз поднимать гидравлический (как у грузовиков кузов)? Мне кажется экономия на подъёме будет, правда технически может быть сложнее — давление большое

        Отредактировано: berkut~13:48 15.08.17
        • 0
          Игорь Brick
          15.08.1714:04:02

          Так его и поднимают гидравлически, накачивая под него воду, на схеме это хорошо видно )))

          Отредактировано: Игорь Brick~14:07 15.08.17
  • 0
    Нет аватара
    15.08.1713:39:24

    Эту же идею можно применить к приливной электростанции! Прилив — подъем поплавка и выработка электроэнергии, отлив — опускание с доп.грузом    и выработка электроэнергии!

  • 1
    Нет аватара
    15.08.1714:00:52

    А какой КПД то всего этого? Хоть примерно порядок (доли процентов, первые проценты, десятки…)? Разница энергии затраченной на подъём и полученной при опускании, как я понял.

    • 1
      Denis Grabov
      15.08.1721:34:57

      Очень большой КПД, процентов 80…85. А вот запас энергии мал: W=mgh. Скажем m= 1000 000 кг, h= 50 м, h≈10 м/с².

      W=500 МДж= 150 кВт*ч или 6 мин раюоты одного ветряка на 1,5 МВт.

      На мой взглчд лучше запасать сжатый воздух. W=pV. При 100 атм и хранилище 15 на 15 на 15: 10МПа*3375м³=33750 МДж или 10 000 кВт*ч. При кпд в 20% выйдет 2 МВт*ч. Хранилище из металлических листов в «темнице» из железобетона. При расширении еще и источник холода.

      • 0
        Нет аватара
        16.08.1717:07:39

            любопытная идея!!!

        • 0
          Denis Grabov
          17.08.1712:11:16

          В Германии уже это есть и все работает, там в сочетании с газовой турбиной. Еще и используют тепло отработанного пара /газов.

  • Комментарий удален
  • Комментарий удален
  • 0
    Алексей Алпатов
    17.08.1715:27:32

    Почему-то вспоминается Сизиф…

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,