Все увеличивающее число вводимых в эксплуатацию электрических станций, производящих энергию из ВИЭ, выдвигает требования о долгосрочном накоплении и хранении этой энергии. Специалисты считают, что развитие систем хранения энергии сыграет ключевую роль и в росте доли объектов генерации на основе возобновляемых источников энергии.
Важную роль в этом направлении играет декарбонизация экономик по сокращению сжигания ископаемого топлива, и по утилизации углекислого газа. Одно из решений такого подхода предложил итальянский стартап Energy Dome, который разработал CO2-аккмулятор, использующий фазовое превращение углекислого газа в жидкость и газ для хранения избыточной энергии, произведенной из возобновляемых источников, солнечных и ветряных станций.
Рендеринг масштабного проекта батареи CO2 вместе с ветряными турбинами. Energy Dome заявила,
что его цель состоит в том, чтобы возобновляемая энергия была доступна круглосуточно, без
выходных. Изображение: Energy Dome.
Новая батарея представляет собой шар из крепкого и гибкого материала, заполненный углекислым газом, закачанным из атмосферы. При зарядке специальные механизмы сжимают шар, увеличивая давление в резервуаре до 70 бар (7 МПа), который превращает газ в жидкость, нагретую до 300 градусов Цельсия. Тепловая энергия этого фазового превращения хранится в «кирпичах» из кварцита и стальной дроби, а жидкий CO2 поступает в резервуары из стали и углеродного волокна. В каждом кубометре газа будет храниться 66,7 кВт. ч энергии.
Когда возникает необходимость в рекуперации энергии («разрядке»), жидкость нагревается и расширяется, превращая диоксид углерода в газ. Энергия расширения приводит в движение турбину, в результате чего производится энергия. Сам углекислый газ проходит под специальным гибким куполом, который будет хранить его до последующего использования.
Новая батарея решает сразу две проблемы — накапливает углекислый газ из атмосферы и дешево сохраняет электричество. Она будет не только экологична в плане переработки, но и позволит удалить из атмосферы часть CO2.
Ориентировочная стоимость хранения 1 МВт. ч энергии составляет около 100 долларов, но, по оценкам стартапа, в следующие несколько лет она снизится до 50–60 долларов/ МВт. ч. Для сравнения, в настоящее время ориентировочная стоимость хранения 1 МВт. ч энергии для литий-ионных аккумуляторов составляет 132–245 долларов/ МВт. ч., то есть в 3–4 раза выше.
Компания Energy Dome намерена построить прототип накопителя энергии емкостью 4 МВт. ч и мощностью 2,5 МВт в 2022 году. Следующим будет крупный коммерческий объект емкостью 200 МВт. ч и мощностью до 25 МВт.
По заключению основателей стартапа, углекислый газ лучше воздуха, потому что его можно превратить в жидкость при 30 градусах Цельсия. Чтобы изменить агрегатное состояние воздуха, необходимо опустится ниже на 150 градусов Цельсия, что увеличивает потребление энергии во время процесса. «CO2-батарея» не подходит для использования в автомобилях, но ее можно использовать для накопления и хранения избыточной энергии, производимой из возобновляемых источников, солнечных ферм или ветряных турбин.
