Американцы предложили хранить энергию в раскаленных графитовых кирпичах
Строительство солнечных и ветряных электростанций теперь дешевле возведения угольных, но обеспечить непрерывный цикл работы станций на возобновляемых источниках все еще тяжело. Две американские компании предложили запасать энергию нагревом кирпичей из токопроводящих материалов до тысяч градусов по Цельсию. Ночью и в безветренную погоду раскаленные кирпичи будут участвовать в генерации электричества и этот дешевле, чем использовать аккумуляторы.
Созданная в 2018 году компания Antora Energy рекомендует использовать кирпичи-теплоаккумуляторы из графита. Собственно, такие графитовые блоки промышленность уже выпускает в огромных объемах в виде электродов для сталеплавильных и химических предприятий. В этом плане ничего придумывать не нужно. Для накопления энергии через графитовые кирпичи в блоке пропускается лишний электрический ток и они раскаляются до 1500 °C. Секрет кроется в том, как превратить тепло обратно в электричество.
Для выработки электричества из запасенного тепла разработчики Antora Energy предложили термофотоэлектрический способ. Работающие в инфракрасном диапазоне фотодатчики улавливают тепловое излучение от кирпичей и преобразуют его в электричество. Благодаря новым полупроводниковым материалам III - V групп таблицы Менделеева, которые пришли на смену классическим полупроводникам, КПД установки достигает 30 %, что очень и очень хорошо. Использование тепла подобным способом удерживает эффективность на высоком уровне во всем диапазоне температур теплоаккумулятора, тогда как работа паровой турбины в аналогичной схеме была бы все хуже и хуже по мере остывания блока.
Плотность хранения энергии в графитовых блоках сопоставима с этим показателем для литийионных батарей и составляет несколько сотен киловатт-часов на метр кубический, что в сотни раз выше, чем гидроаккумулирующее или гравитационное накопление. В идеале разработчики стремятся снизить стоимость хранения энергии из возобновляемых источников до уровня ниже стоимости электричества, вырабатываемого электростанциями на природном газе. Эта отметка находится на уровне $10/кВт·ч. Литиевые аккумуляторы при эксплуатации стоят $140/кВт·ч и обещают подешеветь до $20/кВт·ч после 2030 года. Термоаккумулирующие блоки окажутся дешевле в эксплуатации намного раньше. Опытная установка Antora Energy должна быть построена в 2022 году. Деньги на нее выделило государство и частные инвесторы.
Другой аналогичный проект разрабатывает созданная в 2020 году компания Electrified Thermal Solutions. В основу проекта взяты керамические сотовые блоки для теплоизоляции промышленных объектов. Поскольку керамика не проводит ток и ее нельзя нагревать таким способом, предложено специальное токопроводящее покрытие. Керамические блоки можно нагревать до 2000 °C и дальше использовать тепло либо для генерации электричества, либо для запуска высокотемпературных промышленных процессов.
Технология Electrified Thermal Solutions еще требует значительной доработки, но обещает беспрецедентную плотность накопления энергии - до 1 МВт·ч/м3, что превосходит все аналоги. Все эти технологии нужны были еще вчера, но будет неплохо, если они появятся завтра.
