Шахтное энергохранилище

Энергетические хранилища гравитационного типа обусловливают повышенный интерес к шахтерским регионам


Когда поворачивают караван,

хромой верблюд становится первым

Восточная мудрость


Угольная промышленность не только Украины, но практически всех европейских стран экономически нецелесообразна. В 2015 г. была закрыта последняя британская шахта, в 2018 г. — последняя немецкая, на очереди в 2019 г. — испанская. До этого ту же участь разделили шахты Франции, Бельгии, Нидерландов…

Даниил ЧЕРЕВАТСКИЙ, к.т.н., заведующий отделом проблем перспективного развития топливно-энергетического комплекса Института экономики промышленности НАН Украины

Наиболее известным вариантом сохранения центров национальной угледобычи на энергетической арене ныне является преобразование шахт в гидроаккумулирующие электростанции, о чем было сказано в "ЭнергоБизнесе" № 40 за 2017 г. (А.И. Амоша, Д.Ю. Череватский, К. Пайонк. "Энергетическая диверсификация"). Но это далеко не простые вещи. Проект на немецкой шахте "Проспер-Ханиель" предполагает строительство пиковой электростанции мощностью порядка 200 МВт, сметная стоимость которой может составить EUR 560 млн. Реализация комплекса потребует большого объема горных работ, сложных технических решений, затрат времени. И все это при том, что любые технические проекты, длительность реализации которых более 3 лет, а это и есть вложения в ядерную, угольную и гидрогенерацию, признаны нежизненными. Как объяснил на сессии Всемирного экономического форума в Давосе генеральный директор итальянского энергоконцерна Enel Франческо Стараче, технологии меняются столь стремительно, что "мы не хотим ошибиться с нашими инвестициями и через 10 лет понять, что мир изменился до неузнаваемости. Такие долгосрочные инвестиции — сейчас просто безумие".

Немецкий проект на "Проспер-Ханиель" не догма. Консорциум мощных австрийских, швейцарских корпораций и компаний из других европейских стран проводит исследования с бюджетом около EUR 1.4 млн под шифром RICAS 2020 — Design Study for Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage (AA-CAES) — по созданию пиковой электростанции с подземными (графической заставкой разработки служит шахтная выработка) хранилищами сжатого воздуха. А в мире все более привлекательными становятся энергетические хранилища гравитационного типа, наглядным представителем которых может служить рельсовая система хранения энергии Advanced Rail Energy Storage System (ARES). Проект небольшой калифорнийской фирмы представляет собой наземный поезд, использующий излишнюю в сети электроэнергию для пополнения своей потенциальной энергии, чтобы в необходимый момент преобразовать ее в кинетическую, а далее — снова в электрическую энергию.

Есть основания полагать, что по прошествии всего нескольких лет электрическая сеть Невады будет оснащена парком курсирующих по железнодорожной ветке с перепадом высот 640 м и протяженностью 9.2 км автоматических поездов массой 300 т каждый. При перемещении вниз по уклону такой энергопоезд способен выдавать в сеть электроэнергию мощностью 50 МВт. Наиболее значимым преимуществом рельсового энергохранилища является низкая по сравнению с другими промышленными способами аккумуляции энергии стоимость. По сведениям компании-разработчика, система, построенная по технологии ARES, обойдется в два раза дешевле самого дешевого хранилища электроэнергии из всех, которые используются сегодня (https://ecotechnica.com.ua/energy/2599-gravitatsionnye-poezda-mogut-stat-deshevoj-alternativoj-energokhranilishcham-dlya-vie.html).

Идея выработки электроэнергии с использованием силы тяжести побудила правительство Великобритании поддержать стартовавший в Шотландии проект Gravitricity, ориентированный на ревитализацию бывших горнодобывающих регионов страны. Технология основана на использовании потенциальной энергии, которая трансформируется в электрическую при опускании в стволе массивного груза.

Через Государственное агентство по инновациям был выделен правительственный грант в размере 650 тыс фунтов стерлингов, достаточный для создания действующей промышленной модели и поиска площадки под полномасштабный образец к 2020 г.

Шахтное гравитационное хранилище по технологии аккумуляции напоминает проект Energy Vault, в котором вместо шахтной подъемной установки использовался кран с несколькими стрелами. Само хранилище Energy Vault — это "башня" высотой около 87 м (примерно 29 этажей) из пяти тысяч поставленных друг на друга массивных бетонных блоков суммарной массой 35 т.

"Строительство" башни ведется в периоды профицита электроэнергии, восполнение дефицита ресурса в сети подразумевает разборку конструкции, и спуск блоков на землю с работой двигателя крана в генераторном режиме. Расчетная мощность опытной версии хранилища — 4 МВт, запас энергии — 35 МВтч. По словам исполнительного директор Energy Vault Роберта Пикони (Robert Piconi): "У нас есть клиенты на каждом континенте, готовые строить эти хранилища". Ввод первой коммерческой конструкции компании запланирован на 2019 г. — заказчик индийская фирма Tata Power Company Limited (http://greencubator.info/energy-storage-2018/).

Чтобы избежать проходки стволов — самого затратного этапа строительства гравитационных хранилищ — компания Gravitricity ориентирована на использование, в первую очередь, имеющихся шахт, которых много в Великобритании, Южной Африке и других регионах. Но в дальнейшем не исключено и строительство специальных шахт там, где они будут наиболее востребованы, считают в компании.

Суть проекта состоит в подъеме груза массой до 2000 т в период избыточного энергопроизводства и опускании груза при дефиците ресурса с работой двигателей лебедок в режиме генератора с рекуперацией электроэнергии в сеть. В планах Gravitricity создавать гравитационные системы хранения энергии мощностью от 1 до 20 МВт. Сейчас команда занята поиском подходящих шахт для испытаний. После того, как технология Gravitricity будет отработана в старых шахтах, предполагается дальнейшее продвижение проекта по пути наращивания мощности установки (https://ecotechnica.com.ua/technology/3128-starye-shakhty-britanii-prevratyat-v-gravitatsionnye-khranilishcha-energii.html; https://www.gravitricity.com/#the-technology).

В условиях кризиса экономики Украины гравитационные хранилища на существующих отечественных шахтах могут стать вполне реальными для воплощения инвестиционных возможностей и послужить не только диверсификации деятельности убыточных государственных угледобывающих предприятий, но и способствовать развитию "зеленой" энергетики в старопромышленных шахтерских регионах, превращению их в мощные энергетические хабы.

В принципе, клетевые подъемы на закрывающихся шахтах способны работать в режиме генерации с рекуперацией энергии в сеть не только в порядке аккумуляции энергетических ресурсов (т. е. в заданное время), а постоянно, как экологически чистые полноценные электрогенерирующие установки, для чего достаточно наладить поток грузов, подлежащих размещению в подземном пространстве. Производить, например, разборку терриконов на поверхности с переработкой отвальной массы в закладочные материалы и осуществлять ими заполнение погашаемых выработок.

Возможность и целесообразность использования существующих глубоких шахт в качестве гравитационных энергетических хранилищ требует серьезного изучения как с технической , так и экономической стороны.

Copyright © ЦОИ «Энергобизнес», 1997-2019. Все права защищены
расширенный поиск
Close

← Выберите раздел издания

Искать варианты слов
 dt    dt