Подводный накопитель энергии

[einstitut.livejournal.com]

Оригинал взят у einstitut в Подводный накопитель энергии

Считается, что бурное распространение новых ВИЭ — солнечной и ветроэнергетики — требует ускоренного развития и внедрения накопителей энергии для оптимизации управления нестабильными потоками энергии. Это не такой уж простой вопрос, и сегодня мы в него глубоко погружаться не будем. Погрузимся лучше в морские глубины.

Новый вид ГАЭС (гидроаккумулирующих электростанций) начал тестироваться в Германии. Разработка осуществлена Институтом ветроэнергетики и энергетической системной техники (Fraunhofer IWES) на основе открытия ученых Хорста Шмидта-Бёкинга (Horst Schmidt-Böcking) из Гёте-Университета и Герхарда Лютера (Gerhard Luther) из Университета Саарбрюккена. Проект, поддерживаемый Федеральным министерством экономики и энергии (BMWi) носит название StEnSea (Stored Energy in the Sea – Энергия, хранящаяся в море). В проекте участвует строительный концерн HochTief, имеющий богатый опыт бетонных работ в самых разных условиях.



Накопитель представляет собой бетонный шар диаметром 30 метров, устанавливаемый на морском дне. В полом корпусе сверху находится отверстие со встроенным турбонасосом (как у обычной наземной ГАЭС). При открытии клапана вода устремляется внутрь, приводя в действие турбину — так осуществляется производство электроэнергии и «разрядка» накопителя. «Накопление» энергии осуществляется путем откачивания из шара воды с помощью электрического насоса. Емкость накопителя линейно увеличивается с ростом глубины, на которой он размещается.



Исследования в рамках проекта начались еще в 2013 г, они включали в себя большой объем теоретической работы с динамическим моделированием и симуляцией системы. «Полевые» испытания проводятся на Боденском озере (Bodensee) на глубине 100 метров. Для тестирования используется модель 1:10, которая будет находиться на дне в течение четырех недель, начиная с 09.11.2016. После завершения испытаний будет подобрано подходящее место в Европе для полномасштабного демонстрационного проекта.

По опубликованным данным проект становится экономически целесообразным при глубинах от 600-800 метров. На глубине 700 м шар диаметром 30 м обеспечивает емкость накопителя в 20 МВт*ч. Дополнительные технические и экономические характеристики не раскрываются.



Проектом предполагается установка группы таких накопителей неподалеку от офшорных ветропарков для аккумуляции «избыточной», не находящей потребителей электроэнергии, и напротив, её выработки в периоды штиля. В то же время значительная проектная глубина размещения ограничивает географию их распространения. В качестве целевых рынков, имеющих подходящий рельеф дна, рассматриваются Норвегия, Испания, США и Япония.

Фото: © Fraunhofer IWES | Energiesystemtechnik

Источник

Comments

[e-maksimov.livejournal.com]

Я правильно понимаю, что давление воздуха в шаре не равно давлению окружающей среды?

[morrales.livejournal.com]

заряженный энергией содержит вакуум, отдавший энергию содержит воду.

[e-maksimov.livejournal.com]

Тогда это будет очень дорогая в строительстве и обслуживании система. Значительный перепад давлений при ежедневных циклах на длительных сроках эксплуатации потребует усиления конструкции емкости и арматуры. Рабочее тело не дистиллят, а природная вода с мусором и живностью, следовательно неизбежно засорение и заиление емкости, трубопроводов, клапанов и насоса, что потребует периодической профилактики, а емкость-то на глубине и ремонтнику потребуется не роба, а гидрокостюм, а то и жесткий нормобарический скафандр.

Ну на глубине под километр

[svarogych.livejournal.com]

Ну на глубине под километр с этим дело обстоит попроще чем на поверхности, так что сама идея весьма интересна и заслуживает тестирования.

[e-maksimov.livejournal.com]

С живностью у дна на глубинах не так что бы сильно проще, разве что планктона и рыбы меньше, зато с илом с точностью наоборот - чем глубже, тем хуже, ведь вся толща воды сверху гадит и все это опускается на дно. Зато на больших глубинах обслуживание возможно только подводными аппаратами (НПА и пилотируемыми), что на порядок снижает производительность и ведет к резкому росту затрат на одни и те же операции по обслуживанию. Ну ладно, ил легко вымывается, а вот как они собрались бороться с обрастанием и отложениями имеющими твердую структуру? Даже если не учитывать всяких мелких рачков и кораллы - после откачки воды неизбежно испарение и минеральные отложения на поверхностях арматуры, постепенно снижающие КПД системы и приводящие к отказам в последствии.

[ubpskh.livejournal.com]

Проблему можно решать двумя способами

первый -- это откачивать по трубам чистую воду в резервуар на поверхности

второй -- это раз в несколько лет доставать шарик на поверхность для обслуживания

[e-maksimov.livejournal.com]

Первый способ значительно увеличивает затраты на создание инфраструктуры, второй не менее значительно увеличивает затраты на её обслуживание. К тому же, если на поверхности есть место для столь объемного резервуара, зачем тогда размещать шарики на дне?

[ubpskh.livejournal.com]

затем, что на поверхности у вас нет столба воды высотой в километр :)

Не думаю, что труба длиной в несколько километров будет стоить каких-то космических денег.

Как и судно с лебедками. Тем более, что оно все равно понадобится, чтобы эти шарики установить

[e-maksimov.livejournal.com]

на поверхности у вас нет столба воды высотой в километр
А зачем он нужен, если насосами будем поднимать воду на берег на эту высоту? Может газ в емкости закачаем под тем же давлением? Да, потребуется утилизация тепла/холода при увеличении/снижении давления в емкостях, а КПД утилизации ухудшит общий КПД накопителя, но зато накопитель будет сильно дешевле как по кап.затратам, так и по обслуживанию.

труба длиной в несколько километров будет стоить каких-то космических денег
Будет, это же не городская ливневка, это глубоководный трубопровод. Результат - ощутимый рост стоимости и снижение КПД накопителя: неизбежные потери энергии в трубопроводе -> нужные более мощные и дорогие насосы -> нужны более дорогие кабели на подвод большей мощности -> нужна более дорогая коммутация потребителей и далее по всей технологической цепочке.

[roquefort-tln.livejournal.com]

Может газ в емкости закачаем под тем же давлением?
-------------
Емкость для газа давлением в сотню атмосфер и диаметром 30 метров? Ну-ну. ВВЭР 1200 будет тихо покуривать в сторонке

А тут шарик из копеечного бетона, обжатый внешним давлением (работающий практически на чистое сжатие) и закинутый далеко-далеко от людей.

[e-maksimov.livejournal.com]

Есть такая категория людей, которые сначала сами приписывают некоторые утверждения собеседнику, а потом начинают эти утверждения опровергать. Вы людей из этой категории какими словами обозначаете?

[ubpskh.livejournal.com]

Сомневаюсь, что накопитель для газа будет дешевле. Бетонный шарик -- это все-таки бетонный шарик, 70$ за куб, плюс пучок арматуры, а не стальной толстостенный баллон циклопических размеров. Или множество баллонов поменьше

А такая труба, по сути, это городская ливневка и есть. Давление в ней по всей длине будет приблизительно равно давлению воды снаружи, значит стенки тонкие, хоть ты резиновый шланг туда складывай, значит можно сделать диаметр побольше, значит и потери в космос не улетят. Как-то так

[e-maksimov.livejournal.com]

стальной толстостенный баллон циклопических размеров
Откуда у Вас такие фантазии?

труба, по сути, это городская ливневка и есть
Не знаю, где живете, но в моих местах обитания городская ливневка не идет на больших глубинах и для укладки не требует специальных судов и работы водолазов.

Давление в ней по всей длине будет приблизительно равно давлению воды снаружи
Перечтите мой комментарий еще раз, про давление внутри трубы там ни слова.

Соседний комментатор мне что-то приписывает, Вы, почему-то, поступаете аналогично. Это осознанное поведение или плохое знание русского языка?

[ubpskh.livejournal.com]

1. Неважно, циклопический ли баллон или много мелких. По деньгам это будет космических денег стоить

2. Я вам ничего не приписываю, просто это же вы рассказывали про страшно дорогой глубоководный трубопровод, специальные суда и водолазов там, где можно обойтись садовым шлангом увеличенного размера :)

[ermiak.livejournal.com]

Третий - делать шар со свинцовой/медной внутренностью. Это сильно огорчает живность (и гринписовцев).

[ubpskh.livejournal.com]

Не, гринпис огорчать нельзя

[ermiak.livejournal.com]

Четвертый - сделать клапан самоочистки. При приличной разности давлений (и ксенобиотическом покрытии), гов нежелательные включения вымоет наружу.

[ubpskh.livejournal.com]

Наверняка способов можно придумать очень много

я просто предложил два самых простых, которые гарантированно сработают Пусть они и неоптимальны по цене

[belonogovalexey.livejournal.com]

Чем-там обрастать-то на глубине 800 метров? Растений там нет, кораллов тоже, живности типа раков и моллюсков мало и растет она медленно, так как температура близка к нулю.

[e-maksimov.livejournal.com]

Да-а-а-а, не обрастет, верю-верю.

ПЛ "Комсомолец" через пару лет после катастрофы, глубина 1658 метра. Горизонтальные поверхности уже, ага.

[texconten.livejournal.com]

А я так понял, что заряженный содержит воздух, закачанный с поверхности, при атмосферном давлении. Ну, не полностью будет заполняться водой, зато откачивать воду потом гораздо легче. Вакуум это как-то очень уж круто с точки зрения нагрузки на насос - энергии на зарядку будет затрачиваться несообразно много.

[ubpskh.livejournal.com]

Сколько энергии на откачку потратишь, столько потом и получишь (минус потери). Зачем искусственно снижать емкость системы?

А насосу, способному поднять воду на километровую высоту, как-то все равно, будет в баллоне вакуум или нет (кстати, не будет, там вода напарит)

[texconten.livejournal.com]

Да, что-то я не сообразил, что при 600 м. атмосфера это фигня... Но вообще, конечно, недетский с технической точки зрения проект.

[avotara.livejournal.com]

Вакуум это ничто, это всего одна атмосфера, при том что 800 м это около 80 атмосфер.

[texconten.livejournal.com]

Уже объяснили :) Бывает, ступил - но однако же, господа, каков насос! :))