Зачем немцам гигантские бетонные шары на морском дне? Необычные подводные аккумуляторы проходят испытания у побережья Калифорнии

Что делают 9-метровые бетонные шары на глубине в сотни метров у побережья Калифорнии и что у них общего с солнечными панелями или ветряками? Оказывается, немецкие учёные проводят глубинные испытания необычных аккумуляторов для излишков вырабатываемой энергии. В качестве аккумуляторов разработчиками были выбраны девятиметровые пустотелые бетонные сферы.

Учёные из института энергетики и технологий энергетических систем Фраунгофера разработали и сейчас проводят испытания системы подводного хранения энергии. Этот проект называется StEnSea, то есть The Stored Energy at Sea (русский вариант, возможно выглядил бы как «ЭХМ» — Энергия, хранящаяся в море ) и он предполагает погружение 9метровых бетонных шаров на морское или океанское дно. Именно атлантическое побережье Калифорнии и было выбрано для эксперимента, там возле Лонг-Бич на глубине от 500 до 600 метров сейчас и проходят испытания необычных аккумуляторов.

Как работает подводный аккумулятор?

В каждый такой шар встроен сменный (для облегчения обслуживания) модуль с насосом и системой связи. При избытке энергии в системе выработки, этот насос начнёт выкачивать из шаров воду, создавая внутри вакуум. Запланированная разница в давлении должна составить 75 бар, то есть порядка 74 атмосфер. В сети нет информации о толщине стен шаров, но, очевидно что при таком давлении они должны быть на самом деле толстыми — что и объясняет вес шара, который составляет 400 тонн!

Когда же ситуация на берегу изменится и энергия потребуется, то океанская вода под большим (напомню — речь идёт о глубине в сотни метров) давлением начинает наполнять шары, по пути раскручивая классическую связку турбины и генератора. В настоящий момент ёмкость прототипа составляет 0.4 мегаВатт-часа, при мощности выработки энергии в 0,5 мегаВатт. И, очевидно, речь идёт лишь об одном шаре, а не всей тестируемой системе. При её масштабировании мощность и ёмкость будут пропорционально расти.

Это не первое испытания, до того в 2016 г оно успешно состоялось на меньших 100м глубинах Боденского озера с использованием шаров меньшего диаметра. Сейчас наступило время проверить как полноразмерные аккумуляторы покажут себя в условиях реального применения на большей глубине. Для помощи учёным к проекту присоединились занимающийся 3D-печатью бетона американский стартап Sperra и немецкий производитель насосов Pleuger Industries.

В чем преимущества и недостатки?

Очевидным преимуществом таких подводных систем хранения энергии является изобилие места на морском дне. Также стоит отметить такие преимущества бетона в качестве материала для шаров как сравнительно небольшая цена, долговечность, простота изготовления и экологичность.

Что касается недостатков (реальных и потенциальных), то это вопрос того, во сколько обойдется эксплуатация системы насосов на большой глубине, равно как и цена возможного ремонта на всём протяжении работы хранилища. Также стоит отметить что классическая технология гидроаккумулирующих станций ГАЭС (т.е. закачка воды из нижнего в верхний бьеф при избытке энергии и слив закаченной воды через платину при недостатке) должна иметь большую энергоэффективность.

Но для ГАЭС нужен перепад высот, в идеале ещё и пара высоких берегов, чтобы запереть меж них воду — а значит и все упирается в подходящий рельеф. Да и климат тоже играет роль, в засушливой местности ГАЭС не построить. А система «бетонные шары на морском дне», в целом, требуют только наличия нескольких сотен метров глубины возле побережья — и таких участков множество вдоль побережья изрядного числа приморских стран.

Сколько стоит килоВатт-час?

А вот стоимость хранения энергии, по словам представителей института Фраунгофера, является весьма конкурентоспособной относительно других технологий и может составить порядка 4,6 цента за килоВатт-час. Глубина воды от 600 до 800 метров считается идеальной для оптимизации затрат и производительности.

Пока неизвестно получит ли развитие это технология, стоит ожидать результатов тестового запуска и необходимый объём данных будет получен лишь через два года, к концу 2026 г. Если всё пройдет хорошо, то в планах института Фраунхофера испытать еще более крупные сферы, нарастив их диаметр до изначально запланированных 30 метров.

Тут можно увидеть другие необычные решения по накоплению энергии: от механических типа башни с гигантскими грузами до химических.

Источник: Институт Фраунхофера