(mining.com) - Международная группа исследователей разработала новый способ хранения энергии путем транспортировки песка в заброшенные подземные шахты. Новый метод под названием «Подземное гравитационное хранилище энергии» (Underground Gravity Energy Storage, UGES) предлагает эффективное решение для долгосрочного хранения энергии, а также использует ныне неэксплуатируемые участки добычи.
В статье, опубликованной в журнале Energies, ученые объясняют, что UGES может вырабатывать электроэнергию, когда цена на нее высокая; для этого песок загружают в подземную шахту и его потенциальная энергия через рекуперативное торможение преобразовывается в электричество, а затем песок поднимают из шахты в верхний резервуар, который использует электродвигатели для хранения энергии, когда цена на электричество низкая.
Рекуперативное торможение — это механизм рекуперации энергии, который замедляет движущееся средство или объект, например лифт, путем преобразования его кинетической энергии, которую можно либо использовать немедленно, либо сохранять до тех пор, пока она не понадобится. Другими словами, электрический тяговый двигатель использует импульс средства для рекуперации энергии, которая в противном случае отдавалась бы тормозным дискам в виде тепла. Лифты с системой рекуперативного торможения уже применяются в новых энергоэффективных зданиях.
Исходя из этого принципа, основными составляющими UGES являются вертикальный вал, двигатель-генератор, верхнее и нижнее хранилища и горно-шахтное оборудование. С помощью вала и электродвигателя/генератора большие объемы песка поднимаются и выгружаются. Чем глубже и шире шахта, тем больше энергии можно извлечь из установки, а чем крупнее шахта, тем выше энергоемкость установки.
«Когда шахта закрывается, тысячи рабочих увольняются. Это разоряет местные общины, которые полагаются только на шахту в плане своей экономической отдачи. UGES создаст рабочие места, так как рудник будет предоставлять услуги по хранению энергии после прекращения работы, — заявил Джулиан Хант (Julian Hunt), ведущий автор исследования и научный сотрудник Международного института прикладного системного анализа. – Шахты уже имеют базовую инфраструктуру и подключены к электросети, что значительно удешевляет и облегчает внедрение установок UGES».
По словам Ханта, другие методы хранения энергии, такие как батареи, теряют энергию из-за саморазряда в течение длительного времени. Средой хранения энергии UGES является песок, который не теряет энергию на саморазряд, что обеспечивает ее сверхдлительное хранение в диапазоне от недель до нескольких лет.
Исследователь отметил, что инвестиционные затраты UGES составляют от 1 до 10 долларов США/кВтч, а стоимость мощности – 2 доллара США/кВт. По оценкам, технология имеет глобальный потенциал от 7 до 70 ТВтч, причем большая часть этого потенциала сосредоточена в Китае, Индии, России и США.
«Для декарбонизации экономики нам необходимо переосмыслить энергетическую систему на основе инновационных решений с использованием существующих ресурсов. Превращение заброшенных шахт в хранилища энергии — один из примеров многих решений, которые существуют вокруг нас, и нам нужно только изменить способ их развертывания», — сказал соавтор исследования Бехнам Закери (Behnam Zakeri).
В статье, опубликованной в журнале Energies, ученые объясняют, что UGES может вырабатывать электроэнергию, когда цена на нее высокая; для этого песок загружают в подземную шахту и его потенциальная энергия через рекуперативное торможение преобразовывается в электричество, а затем песок поднимают из шахты в верхний резервуар, который использует электродвигатели для хранения энергии, когда цена на электричество низкая.
Рекуперативное торможение — это механизм рекуперации энергии, который замедляет движущееся средство или объект, например лифт, путем преобразования его кинетической энергии, которую можно либо использовать немедленно, либо сохранять до тех пор, пока она не понадобится. Другими словами, электрический тяговый двигатель использует импульс средства для рекуперации энергии, которая в противном случае отдавалась бы тормозным дискам в виде тепла. Лифты с системой рекуперативного торможения уже применяются в новых энергоэффективных зданиях.
Исходя из этого принципа, основными составляющими UGES являются вертикальный вал, двигатель-генератор, верхнее и нижнее хранилища и горно-шахтное оборудование. С помощью вала и электродвигателя/генератора большие объемы песка поднимаются и выгружаются. Чем глубже и шире шахта, тем больше энергии можно извлечь из установки, а чем крупнее шахта, тем выше энергоемкость установки.
«Когда шахта закрывается, тысячи рабочих увольняются. Это разоряет местные общины, которые полагаются только на шахту в плане своей экономической отдачи. UGES создаст рабочие места, так как рудник будет предоставлять услуги по хранению энергии после прекращения работы, — заявил Джулиан Хант (Julian Hunt), ведущий автор исследования и научный сотрудник Международного института прикладного системного анализа. – Шахты уже имеют базовую инфраструктуру и подключены к электросети, что значительно удешевляет и облегчает внедрение установок UGES».
По словам Ханта, другие методы хранения энергии, такие как батареи, теряют энергию из-за саморазряда в течение длительного времени. Средой хранения энергии UGES является песок, который не теряет энергию на саморазряд, что обеспечивает ее сверхдлительное хранение в диапазоне от недель до нескольких лет.
Исследователь отметил, что инвестиционные затраты UGES составляют от 1 до 10 долларов США/кВтч, а стоимость мощности – 2 доллара США/кВт. По оценкам, технология имеет глобальный потенциал от 7 до 70 ТВтч, причем большая часть этого потенциала сосредоточена в Китае, Индии, России и США.
«Для декарбонизации экономики нам необходимо переосмыслить энергетическую систему на основе инновационных решений с использованием существующих ресурсов. Превращение заброшенных шахт в хранилища энергии — один из примеров многих решений, которые существуют вокруг нас, и нам нужно только изменить способ их развертывания», — сказал соавтор исследования Бехнам Закери (Behnam Zakeri).
