Интересное
загрузка...

Хранилища водорода могут стать ключом к будущему Германии

Если Германия намерена выполнить свою амбициозную цель - получать треть электричества из возобновляемых источников энергии к 2020 году и до 80 процентов к 2050 году - она должна найти способ хранения огромного количества электроэнергии, для того чтобы компенсировать непостоянство альтернативной энергетики.

Хранилища водорода могут стать ключом к будущему страны. Другие средства хранения энергии попросту не смогут достичь масштабов, необходимых для полного перехода Германии на солнечную и ветровую энергетику.

Представители Siemens говорят, что уже есть рабочая технология: фабрики с электролизерами, каждая размером с большой склад, где из воды получают газообразный водород. Когда ветер не дует, водород может быть использован для выработки электроэнергии в газовых электростанциях, или же он может быть использован в качестве топлива для автомобилей.

Производство водорода является относительно неэффективным способом хранения энергии: примерно две трети ее теряется в процессе создания водорода и использования его для производства электроэнергии. Но инженеры Siemens говорят, что это единственный вариант, позволяющий достичь необходимых Германии масштабов.

В отличие от обычных промышленных электролизеров, которые нуждаются в достаточно устойчивом энергоснабжении, чтобы эффективно расщеплять воду, новые продукты Siemens являются достаточно гибкими, чтобы работать за счет прерывистого потока энергии от ветряных турбин. Данные продукты основаны на технологии протон-обменной мембраны (PEM), аналогичной используемой в топливных элементах для автомобилей. Электролизеры могут временно работать на мощности в два-три раза больше номинальной, что может быть полезно при всплесках энергоснабжения в ветреные дни.

Германия, которая является одним из лидеров в сфере объемов применения солнечных батарей, не просто обеспокоена изменением климата. Ее лидеры считают, что в долгосрочной перспективе возобновляемые источники энергии будут дешевле, чем ископаемое топливо. По мнению главы центра экологических исследований при Свободном университете Берлина Миранды Шерус, переход на альтернативную энергетику мог дать стране весомую экономическую выгоду. Германия станет примером, который продемонстрирует, что промышленно развитые страны могут конкурировать с другими государствами, опираясь исключительно на возобновляемые источники энергии.

Еще одной причиной перехода Германии на возобновляемые источники энергии для удовлетворения своих потребностей является план сокращения выбросов парниковых газов на 40 процентов к 2020 году, по сравнению с уровнем 1990 года, и на 80 процентов к 2050 году. Другие страны так же ставят амбициозные цели по снижению выбросов двуокиси углерода, но Германия выделяется на их фоне, потому что в стране очень большая экономика. Местные производители промышленных товаров сильно зависят от дешевой электроэнергии. Страна решила не использовать ядерную энергию в качестве низкоуглеродного источника электричества. Германия также не может полагаться на природный газ, который при сгорании выделяет примерно вдвое меньше углекислого газа, чем уголь. Так как природный газ является более дорогим в Европе, чем в России и Соединенных Штатах.

Сохранение низких затрат на электричество в период перехода к возобновляемой энергетике будет трудной задачей. Солнечная энергия намного дороже, чем ископаемое топливо, особенно в Германии, где небо часто закрывают облака. В то же время энергия ветра уже почти такая же дешевая, как ископаемое топливо, поэтому Германия начинает координировать свои приоритеты в пользу ветра. Тем не менее, как и солнечная, ветряная энергетика работает с перебоями: даже ветряные турбины с самым удачным расположением могут вырабатывать электроэнергию на протяжении только трети рабочего времени.

Таким образом, обеспечение надежного энергоснабжения требует установки высоковольтных линий электропередач, чтобы соединить солнечные или ветряные места с регионами, где требуется энергия. Около 20 процентов электричества от ветровых турбин не используются из-за технических ограничений. Германия уже ведет работу по расширению пропускной способности линий электропередач, чтобы поощрить развитие возобновляемых источников энергии, на долю которых сейчас приходится около 20 процентов вырабатываемой в стране электроэнергии.

Переход на альтернативную энергетику потребует создания крупномасштабных систем хранения энергии. Самый доступный способ хранить энергию - перекачивать воду в гору, а затем дать ей стечь вниз, вращая турбины генератора, когда требуется электричество. Но эта система работает только в местах, где есть холмы и плотины, а большая часть территории Германии состоит из равнин.

По словам Майкл Вейнхолда, главного директора по технологиям Siemens Energy, общий объем систем хранения энергии на базе перекачиваемой воды в Германии сейчас составляет около 40 гигаватт-часов. Это несколько меньше, чем объем энергии, который все энергоблоки страны на базе возобновляемых источников могут сгенерировать всего за час в солнечный и ветряный день.

Прямо сейчас, чтобы собирать электричество в необходимом масштабе, в недостаточном количестве применяются слишком дорогие аккумуляторные батареи. Нужна батарея с емкостью равной аккумуляторам миллионов электромобилей, чтобы она могла сравниться с существующей системой хранения энергии на основе перекачиваемой воды.

Тем не менее, у Германии есть потенциал. Страна может хранить огромное количество водорода, потому что есть возможность направлять небольшое количество водорода в существующие газопроводы и контейнеры для хранения других веществ. Это дает достаточную емкость, чтобы хранить двухнедельный объем энергии от возобновляемых источников со всей Германии. Солевые шахты, часть которых в настоящее время используется для хранения стратегических запасов нефти, могут увеличить общую емкость.

Специалисты Siemens считают, что при удовлетворении 85 процентов энергетических потребностей Германии при помощи возобновляемых источников энергии потребуется система хранения с емкостью на уровне 30 000 гигаватт-часов. Водород, необходимый для работы данного хранилища, может содержаться в четверти пространства подземных шахт. Первоначально водород можно распространять посредством существующих газопроводов, а затем и через специализированные трубопроводы.

Представители Siemens также утверждают, что КПД электролизеров компании составляет около 60 процентов. 40 процентов энергии, вырабатываемой ветровой турбиной, будут потеряны при создании водорода. Затем, по крайней мере, 40 процентов энергии водорода будут потеряны для выработки электроэнергии на газовых электростанциях и посредством топливных элементов. Таким образом, только около трети первоначальной энергии будет сохранено. Но Вейнхолд говорит, что система будет создавать водород при помощи электричества, которое не могло быть использовано и, следовательно, было бы потрачено впустую.

Помимо низкой эффективности, описанная система может быть очень дорогой. Высокая стоимость топливных элементов является одной из основных причин того, что они недостаточно широко используются в автомобилях. Но Вейнхолд говорит, что Siemens работает над снижением расходов. Siemens проводит экспериментальный проект для демонстрации технологии в этом году. Компания планирует продавать системы хранения энергии емкостью два мегаватта уже к 2015 году, а также создать систему емкостью 250 мегаватт к 2018 году.

Источник новости


Опубликовано: 31.03.12 09:34 | Просмотров: 949 | [ + ]   [ - ]   |
Рекомендуем
© 2021 All right reserved NewsDiscover.net