Подразделение «X» холдинга Alphabet создаст хранилище энергии в виде расплавленной соли и охлажденной жидкости



    У холдинга Alphabet, частью которого является Google, есть подразделение «Х», занимающееся проектами, которые выглядят как чистой воды фантастика. Один из таких проектов сейчас как раз собираются реализовать. Он называется Project Malta, а участие в нем собирается принять участие Билл Гейтс. Правда, не непосредственно, а через свой фонд Breakthrough Energy Ventures. Выделить планируется около $1 млрд.

    Пока что неясно, когда именно будет выделено финансирование, но намерения всех партнеров более чем серьезные. Идея хранилища энергии, часть которого — резервуар расплавленной соли, а часть — охлажденный теплоноситель принадлежит ученому Роберту Лафлину. Он профессор физики и прикладной физики в Стэнфордском университете, Лафлин получил Нобелевскую премию по физике в 1998 году.



    Главная идея всего проекта — обеспечить непрерывность подачи энергии, генерируемой альтернативными источниками, прежде всего, ветром и солнцем. Да, конечно, есть разного рода аккумуляторные системы, которые позволяют запасать энергию днем и отдавать ее ночью или в проблемные для альтернативных источников периоды времени (облачность, безветрие и т.п.). Но они могут хранить относительно небольшой объем энергии. Если же говорить о масштабах города, области или страны, то таких аккумуляторных систем нет.

    Но их можно создать, воспользовавшись идеей Лафлина. Она предусматривает следующие структурные элементы:

    • Источник «зеленой» энергии, например, ветро- или солнечную электростанцию, которая передает энергию в хранилище.
    • Далее электрическая энергия приводит в действие тепловой насос, идет преобразование электричества в тепло, причем образуются две области — горячая и охлаждённая.
    • Тепло запасается в виде расплава соли, кроме того, есть и «резервуар холода», это сильно охлажденный теплоноситель (как пример).
    • Когда требуется энергия, запускается «тепловой двигатель» (система, которую можно назвать антитепловым насосом) и снова вырабатывается электричество.
    • Нужный объем энергии отправляется в общую сеть.



    Патент на технологию уже получен Лафлином, так что теперь лишь дело за технологиями и финансированием. Сам проект может быть реализован, например, в Калифорнии. Здесь было «потеряно» около 300 000 кВт*ч энергии, сгенерированной ветровыми и солнечными электростанциями. Дело в том, что ее было произведено столько, что не было возможности сохранить весь объем. А этого достаточно для снабжения энергией более 10 000 домохозяйств.

    Аналогичная ситуация сложилась в Германии, где в 2015 году было потеряно 4% «ветровой» электроэнергии. В Китае этот показатель и вообще превысил 17%.

    К сожалению, представители «Х» ничего не говорят о возможной стоимости проекта. Вполне может быть, что при условии грамотной реализации хранилище энергии с солью и охлажденной жидкостью обойдется дешевле, чем традиционные литиевые аккумуляторы. Тем не менее, сейчас стоимость литиево-ионных батарей падает, примерно на одном уровне держится и стоимость «грязной» энергии. Так что если инициаторы проекта «Мальта» хотят конкурировать с традиционными решениями, им нужно достичь значительного удешевления стоимости киловатта в своей системе.

    Как бы там ни было, реализация проекта уже не за горами, так что в скором времени мы сможем узнать все необходимые детали.


    Madrobots 239,11
    Компания
    Поделиться публикацией
    Комментарии 43
    • +2
      «тепловой двигатель»

      А почему в кавычках? Выше цикла Карно не прыгнешь. Так что это и есть тепловой двигатель + генератор.

      • 0
        Не совсем понятно, на что получили патент.
        Сама идея очень сильно не нова.
        • 0
          Гм… А может кто-нибудь внятно объяснить в связи с чем такая система эффективнее чем запасание в потенциальной энергии (подъёме тяжестей, по тупому)? И насколько.
          • 0
            Если посчитать все в цифрах, то преимущества очевидны
            Потенциальная энергия груза равна: например 1 тонна поднятая на высоту 10 метров
            E = mgH = 1000кг*9,8м/с2*10м = 98 000 дж это 98 000 дж/ 3 600 000 дж = 0,027 кВт*ч
            в то же время например например всего 1 кг воды нагретый на 25 гр. запасает
            Q = cmdT= 4200 * 1кг * 25гр. = 105 000 Дж.
            • 0
              Супермаховик способен хранить до 500 Вт·ч (1,8 МДж) на килограмм веса (Википедия).
              • 0
                С маховиками накопительную станцию делали уже. Что-то не пошло. Возможно, из-за движущихся деталей.
                • +1
                  Где-то читал (сейчас точно не найду источник), что предел прочности на разрыв имеющихся материалов всё портит.

                  Супермаховик это ведь не сплошной диск, вращающийся в вакууме, потому что сплошные порвёт, из чего ни делай — физика. Это скорее катушка из сверхпрочных волокон, хитрым способом привязанная к оси спицами, примерно как велосипедное колесо. Так вот спицы из современных материалов тоже рано или поздно рвутся. И единственный материал, который теоретически подходит под такие нагрузки — это углеродные нанотрубки. Но их пока не научились получать нужной длины, и тем более пока непонятно, как свить из них трос. Если научатся, тогда, возможно, что-то и выйдет.
              • 0
                Это работает только если вам горячая вода для отопления нужна, или тепловая энергия халявная. Обратное преобразование из тепла в механическую работу (электричество) — съест не меньше 60% от накопленной энергии. С подъемом тяжестей — потеряем в разы меньше.
                • +2
                  Есть мнение, что данный накопитель просто удобнее и технологичнее в реализации, сама идея данного накопителя в том что его можно поставить где угодно и подвести только линию питания/отбора мощности, будет работать как обычный аккумулятор.
                  • 0
                    Это если в нагреве воды запасать.
                    А так чем сильнее греем — тем выше КПД в итоге.
                    Плюс у теплового насоса условный КПД выше 100% (т.е. подведя джоуль электричества мы нагреем соль на два джоуля, например)
                • 0
                  В таком (не этом, разумеется), можно взрывать термоядерные бомбы и преобразовывать термоядерную в электрическую энергию. :)
                  • 0
                    Осталось только для симметрии изобрести криоядерные бомбы :)
                • +2
                  КПД гидроаккумулирования современных ГАЭС составляет 0,72-0,75 каков КПД этой установки?
                  • +1
                    чуть выше YaSeven отписал, почему НЕ ВЫГОДНО хранить краткосрочно энергию в виде потенциальной, например в поднятом грузе/воде. Слишком огромные массы нужно перемещать для того что бы серьезный объем хранить. Даже если кпд данной системы будет в 2 раза ниже, это все равно выгоднее с точки зрения площади и объема хранения, даже с учетом потерь. Сейчас все потерянное тупо уходит на нагрев воздуха, с таким аккумулятором есть возможность хотя бы частично использовать сотни тысяч потерянных киловатт. В статье есть сравнение с литий ионными, то есть они не сильно хуже лития, но сомневаюсь что время отклика системы удастся сделать столь же коротким как у традиционных аккумуляторов. Или все же придется использовать буфер из литиевых аккумов.
                    • 0

                      Там же выше ему ответили про маховики

                      • 0

                        А толку? Идее маховиков несколько десятков лет, но этот воз с места не движется. Что-то пошло не так? (ц)

                        • 0
                          маховики используют вместо аккумуляторных ИБП в качестве буфера при включении дизель-генератора
                          не помню, была ли на ГТ/хабре статья о них, но в комментариях точно как-то проскакивало
                          • 0
                            ещё в куче станков в качестве «сглаживателя», когда временами резко возрастает нагрузка.
                            • 0
                              Была на хабре и не одна.
                              Гуглится по запросу «маховик дизель хабр»
                              habr.com/company/croc/blog/245553
                            • +1

                              Так раньше не было такой нужды хранить массу энергии, т.к. не было столько возобновляемых источников с периодичным выходом.

                              • 0

                                Почему не было? Была нужда. Только не от от источников с периодическим выходом, а для потребителей с периодическим входом. Задача была актуальна даже в СССР с большой протяжённостью по долготе и единой энергосистемой и решалась, к примеру, бесчеловечным трёхсменным графиком работы заводов. Кое где решается гравитационным способом — перекачкой больших объёмов воды из одного резервуара в другой. Или аккумуляторами, как Маск в Австралии. Или как вот в этой статье. Но где супермаховики? А ведь я читал про них больше 30 лет назад впервые.

                              • 0
                                Возможно, проблема в гироскопическом эффекте маховика от его движения в пространстве, вызванном вращением планеты, и помноженном на гигантские объёмы энергии в маховике?
                                • 0
                                  Вот это идея!

                                  Идея номер 1: Затормозить планету до 26 ч. в сутки. Чтобы на конец то выспаться.
                                  Идея номер 2: Использовать вращение земли как гигантский накопитель энергии.
                                  • 0
                                    1. Может проявиться обратный эффект: спать дадут столько же, а работать заставят больше. Осторожнее с желаниями…
                                    2. А если разорвёт? Это ж не супермаховик…
                                    • 0
                                      А статор к чему крепить предлагаете?
                                      • 0
                                        А как спутники ориентируют в пространстве? К чему ихний статор присобачен?

                                        С землей тоже самое, только масштаб иной.
                                        • 0
                                          Не, планетарный гироскоп — это даже для меня слишком трешево.
                            • 0
                              Занимаемая площадь будет намного меньше. ГАЭС не всюду пристроишь.
                            • –1
                              Описанные в статье районы входят в энергосистемы и самый экономически выгодный вариант сливать излишки туда.
                              Второй вариант уже примеряют к авто — проточные аккумуляторы.
                              Этот проект мне кажется просто распилом.
                              • +3

                                Распил — это если бы речь шла о бюджетных деньгах.
                                А так частное лицо и корпорация собрались на что-то потратить собственные деньги — да пусть хоть биткоины майнят или мундиаль устраивают.

                                • 0
                                  Это я бы назвал —
                                  распил второго порядка
                                  Занятие наукой, по очень давнему определению есть удовлетворение своего собственного любопытства за государственный счет.

                                  Во все времена наука сидела на шее государства. Вместе с армией, пенсией, образованием, искусством и прочими недрами с экологией. Пенсионные фонды приватизировали первыми (когда стало можно). От тяжести заботы о недрах бизнес во всем мире освобождает государственные плечи (уже, в основном, освободил). Я про Африку, если что — ЮАР, алмазы.
                                  С коммерциализацией образования, по-моему, уже разобрались во всем мире.
                                  Некоторым корпорациям приглянулись наука и технологии.
                                  Ничего личного — просто бизнес.

                            • 0
                              Объясните, пожалуйста, принцип действия. Я вот чего не понимаю: вода со временем нагреется, а соль застынет — переход любой системы в состояние термодинамического равновесия никто не отменял.
                              • 0
                                Принцип — нагреть и охладить, пока есть излишки энергии, когда появится потребность отдать, запустить тепловой двигатель и выдать мощность в систему (вернуть часть энергии). Хранилища хорошо изолированы, а пульсация энергетических потоков достаточно частая, чтобы не успеть потерять слишком много запасенной энергии. Кроме того, эта штука всяко лучше простого сброса сгенерированной энергии в пространство, когда потребителей недостаточно.
                              • 0
                                Вот реализованные на расплавленной соли проекты.

                                habr.com/post/102753
                                teknoblog.ru/2016/08/01/66043

                                Было бы интересно взглянуть на цифры, обосновывающие использование теплового насоса и отдельного хранилища для «холода», вместо банального нагревателя.
                                • 0
                                  Чем больше разница температур, тем эффективнее обратное преобразование энергии.
                                  • 0
                                    Да, но тем менее эффективна работа теплового насоса. Да и температура плавления поваренной соли — 800 градусов. Относительная разница получится не очень большой.
                                    • –1
                                      Попробуйте посмотреть весь процесс целиком. Чтобы запустить турбину от соли нужен теплоноситель. После турбины остаток тепла надо куда то деть. Если сбросить, пострадает КПД.

                                      Хорошее решение использовать тепловой насос и загнать остаток энергии обратно в соль. Но тепловой насос еще производит холод, которого не хочется сбрасывать. Решение — давайте охладим теплоноситель. И зачем отдельно охлаждать теплоноситель? Он же теплоноситель. Просто погоняем его по системе, холод — это бонус.

                                      Что будем делать с нагревателем? Соль нагревает тепловой насос, отдельный нагреватель возможно здесь лишний.
                                • 0
                                  Далее электрическая энергия приводит в действие тепловой насос, идет преобразование электричества в тепло, причем образуются две области — горячая и охлаждённая.

                                  Тепловой насос забирает тепло от «охлаждаемого» тела и передает «нагреваемому»(как кондиционер или холодильник), он не преобразовывает электричество в тепло (как электрический обогреватель или фен). В итоге он конечно все равно небольшую часть электроэнергии преобразовывает в тепло, потери на трение и прочее никто не отменял, но это именно потери, а не основная функция.
                                  • 0
                                    Ну в общем-то достаточно большая часть электричества в тепло переходит, например при нагреве с н.у. на 50 градусов — 20-25%.
                                    И чем больше разница температур — тем больше, это фактически обратная величина от КПД цикла карно
                                  • 0
                                    1 Нагрел соль — испарил воду — крутанул турбину
                                    Сброс тепла будет в любом случае и если чуток на отопление и горячую воду отдать то КПД будет 60-80%

                                    2 Нагрел соль за счет охлаждения жидкости — испарил воду — крутанул турбину — сбросил тепло в охлажденную жидкость

                                    Теоретически тепло не сбрасывается почем зря, осталось придумать тепловой насос способный работать на большой разнице температур
                                    соль плавится овер 500, холодным считаем ниже 100 (все в цельсиях).
                                    Из того о чем пишут в интернетах перекачать от воды в 4 градуса в теплоноситель 40 градусов, КПД примерно 40%, при разнице в 400 КПД будет менее 1 %
                                    • 0
                                      Тут надо считать.
                                      У тепловых машин очень хреновый КПД.
                                      И хранить тепло и холод долго не получится.
                                      Может лучше накачивать водохранилище… И потом спускать через генератор по необходимости.
                                      • 0
                                        Я так понимаю, хранить долго и не надо. Достаточно сглаживать суточные неравномерности генерации (для солнечной), ну максимум недельные (для ветряной), и неравномерности потребления (тоже суточные и недельные).

                                        И, главное, тщательно хранить-то сформированные потенциалы не очень надо — достаточно поддерживать их до момента начала активного расходования.

                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                      Самое читаемое