Шахта – хранилище электроэнергии - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Производство и ресурсы

505
Шахта – хранилище электроэнергии

По мнению экспертов, добыча угля, не только в Украине, но и почти во всех европейских стран экономически нецелесообразна. Так уже закрылись угольные шахты в Нидерландах, Франции и Бельгии. В 2015 г. была закрыта последняя шахта в Великобритании, в 2018 г. – в Германии. В 2019 г. планируется закрыть шахты в Испании.

Самым известным вариантом сохранения шахт как энергетического объекта ныне является их преобразование в гидроаккумулирующие электростанции. Но тут есть ряд сложностей. При разработке проекта строительства на шахте «Проспер-Ханиель» пиковой электростанции мощностью порядка 200 МВт, сметная стоимость проекта составила 560 млн. евро. Дело в том, что для строительства такой электростанции требуется произвести большой объем горных работ, разработать сложные технические решения и все это приведет к большим затратам времени.

Проблема в том, что, по мнению экспертов, в настоящее время любые технические проекты, длительность реализации которых более 3 лет, а это, в том числе, вложения в ядерную, угольную и гидрогенерацию, признаны нежизненными. На недавнем Всемирном экономическом форуме в Давосе генеральный директор итальянского энергоконцерна Enel Франческо Стараче объяснил эту ситуацию. Он сказал, что 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».

Создание на базе шахты гидроаккумулирующей электростанции не единственное решение позволяющее сохранить старые шахты как объект энергетики. Так объединение из ряда европейских, преимущественно австрийских, швейцарских корпораций и компаний, проводит исследования с бюджетом около 1.4 млн. евро под названием RICAS 2020 (Design Study for Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage). Цель проекта – создание пиковой электростанции с подземными хранилищами сжатого воздуха на базе старой шахты.

 

Рельсовая система хранения электроэнергии

Другим представителем энергетического хранилища гравитационного типа может служить рельсовая система хранения энергии Advanced Rail Energy Storage System (ARES). Проект предполагает использование наземного поезда, который использует излишнюю электроэнергию в сети для пополнения своей потенциальной энергии, чтобы в необходимый момент преобразовать ее в кинетическую, а далее – снова в электрическую энергию. Проект разрабатывается в США и предполагается, что через нескольких лет электрическая сеть Невады будет оснащена парком, курсирующих по железнодорожной ветке с перепадом высот 640 м и протяженностью около 10 км, автоматических поездов массой 300 т каждый (рис.1). При перемещении вниз под уклон каждый такой поезд может выдавать в сеть электроэнергию мощностью около 50 МВт.

Основным достоинством такого рельсового энергохранилища является низкая, по сравнению с другими промышленными способами аккумуляции энергии, стоимость проекта. По утверждению компании разработчика, система, построенная по технологии ARES, обойдется в два раза дешевле самого дешевого хранилища электроэнергии из всех, которые используются сегодня.

Ещё один проект Gravitricity с использованием гравитации для хранения энергии реализуется в Шотландии, входящей в состав Великобритании. Он основывается на использовании старых шахт. Суть проекта – использование потенциальной энергии, которая трансформируется в электрическую, при опускании в стволе шахты массивного груза. Государственное агентство по инновациям Великобритании выделило правительственный грант в размере 650 тыс. фунтов стерлингов, достаточный для создания действующей промышленной модели и поиска площадки под полномасштабный образец к 2020 г.

 

Проект Energy Vault

Рассмотренный выше британский проект напоминает, по технологии аккумуляции, проект Energy Vault, в котором вместо шахтной подъемной установки использовался кран с несколькими стрелами. Само хранилище Energy Vault – это «башня» высотой около 87 м из пяти тысяч поставленных друг на друга массивных бетонных блоков суммарной массой 35 т. В периоды избытка электроэнергии кран осуществляет «строительство» башни (рис.2). При необходимости вернуть электроэнергию в сеть происходит разборка конструкции, и спуск блоков на землю с работой двигателя крана в генераторном режиме. Запас энергии, которую можно хранить в такой башне – 35 МВт•ч, а расчётная мощность опытной установки – 4 МВт. Для заказчика в лице индийской компании Tata Power Company Limited ввод первой коммерческой конструкции такого типа запланирован на 2019 г.

 

Проект компании Gravitricity

Самый дорогостоящий этап строительства гравитационных хранилищ – это проходка вертикальных стволов. Чтобы его избежать компания Gravitricity ориентирована на использование, в первую очередь, имеющихся шахт, которых много в Великобритании, Южной Африке и других регионах. Однако в будущем не исключено строительство специальных шахт там, где они будут наиболее востребованы.

Проект предусматривает подъем груза массой до 2000 т в период избыточного наличия энергоэнергии и опускании груза при дефиците электроэнергии. При этом происходит работа двигателей лебедок в режиме генератора с рекуперацией электроэнергии в сеть (рис.3).

Компания Gravitricity предполагает создавать гравитационные системы хранения энергии с мощностью от 1 до 20 МВт. В настоящее время компания Gravitricity занимается поиском наиболее подходящих шахт для испытаний. Со временем, когда технология Gravitricity будет отработана в старых шахтах, предполагается дальнейшее развитие проекта по пути наращивания мощности установки

 

Украинские реалии

В условиях все углубляющегося кризиса в экономике Украины и обнищания её населения гравитационные хранилища на существующих отечественных шахтах могут стать вполне реальными. При этом можно будет решить сразу две задачи: диверсифировать деятельность убыточных государственных угледобывающих предприятий и привлечь в них новые инвестиции; способствовать развитию «зеленой» энергетики в старых промышленных шахтерских регионах, превращая их в мощные энергетические хабы. А всё это поможет создать новые рабочие места и хоть как-то повысить уровень жизни населения.

Один из вариантов использования подпадающих под закрытие шахт, это применение их клетевых подъемников в режиме генерации с рекуперацией энергии в сеть не только для аккумуляции энергетических ресурсов (т. е. в заданное время минимума потребления электрорэнергии), но и постоянно, как экологически чистые полноценные электрогенерирующие установки. Для этого надо организовать поток грузов, подлежащих размещению в подземном пространстве.

С этой целью можно, например, производить разборку терриконов на поверхности с последующей переработкой отвальной массы в закладочные материалы и, таким образом, осуществлять ими заполнение старых выработок. Это также приведет к улучшению экологии, для которой террикон – это настоящая бомба замедленного действия.

В настоящее время требуется серьезное изучение, как с технической, так и экономической стороны, возможности и целесообразности использования существующих глубоких шахт в качестве гравитационных энергетических хранилищ.

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus