Вземайки решение в дългосрочна перспектива да се откаже от атомната енергия, Швейцария активно търси и внедрява технологии, които биха позволили да се добива електроенергия от възобновяеми източници, които не нанасят вреди на околната среда. Един такъв проект се реализира сега в кантон Тичино. В основата му е особена технология за нагряване на сгъстения въздух и съхраняването му в подземни херметически резервоари.

Съвременният свят полага неимоверни усилия, за да се откаже за в бъдеще от тоталната зависимост от нефт и газ, която е не само проблематична от политическа гледна точка, но се явява заплаха за околната среда. На помощ идват най-новите иновационни разработки. Освен това, въпросът за производство на екологична енергия е само половината от проблема. Другият, не по-малък проблем, е свързан със съхраняването на излишъка от добита енергия.

И, ако при продукти като нефта и газа всичко е ясно, то остава въпросът как да превърнем в запаси излишната енергия, добита от слънчеви и ветрени електростанции? Онзи, който пръв отговори на този въпрос и предложи на пазара технология, както търговски рентабилна, така и относително опростена технически по отношение на ремонти и експлоатация, той ще стане лидер на „зелената енергийна революция”, набираща скорост по целия свят.

Гив Зангане (Giw Zanganeh) – млад инженер, наскоро завършил знаменитата Висша техническа школа в Цюрих (ETH Zürich) – твърди, че той и негови колеги са намерили решение на този проблем. Да, казват те, слънцето и вятърът светят и духат не всеки ден еднакво, но в определени дни те са способни да произведат допълнителна енергия, която не може да бъде оползотворена веднага. Сега тя просто се губи, отива на вятъра, тъй като няма технология, която позволява събирането и съхранението ѝ, за да може да се използва тогава, когато има търсене и необходимост от нея.

Как работи проектът може да видите във видеото, което е достъпно на 6 езика: http://www.swissinfo.ch/ger/alacaes-projekt_energiespeicherung-mit-luftdruck/42306096

„Принципът, който лежи в основата на тази технология, е доста прост и тя може да се обясни буквално с две думи”, обяснява Гив Зангане, който оглавява проекта Alacaes, който тръгва благодарение на подкрепата на швейцарското Министерство на енергетиката (Bundesamt für Energie). „Ние получаваме излишък от енергия и с негова помощ пускаме компресор, който изпомпва в подземен резервоар сгъстения въздух. Когато възникне търсене на тази енергия, ние започваме да освобождаваме обратно този въздух, който по пътя си върти и турбината, произвеждаща електричество”.

Използвайки изоставен тунел

За изпитване на тестовия модел, построен за 4 милиона франка в съответствие с технологията Alacaes, беше избран изоставен тунел, разположен на север от град Биаска (Biasca) в кантон Тичино. До неотдавна през него са превозвали скален материал, добит за строителството на скоро пуснатия в експлоатация най-дълъг тунел в света Готард.

„Ние заварихме тунела така, както го бяха оставили строителите”, разказва Гив Зангане. „През него ние днес възнамеряваме да надникнем в „дълбините” на Тичино и да видим как вървят изпитанията на новата необичайна технология за получаване на енергия буквално от въздуха. Ние минаваме с колата примерно около 700 метра в пълен мрак, след това на пътя ни се изпречват два едрогабаритни компресора, които се използват за „впръскване” на въздуха в изкуствен резервоар (пещера).

Пред нас са не какви да е компресори. Това е съвършено нова технология”, подчертава инженерът, който има ирански корени. „Отиваме по-навътре и стигаме до резервоара за съхраняване на въздух. При необходимост, той може да се обезопаси херметически с помощта на стоманен люк. На този фон вратите, защитаващи атомните бункери, могат да ни се сторят като играчки, което не е учудващо, защото налягането в тези резервоари ще е много силно – до 33 бара – което съответства на налягането на водата на дълбочина 300 метра. Да се работи при такива екстремни условия никак не е лесно” – отбелязва Гив Зангане.

За да се контролира работата на всички системи и механизми, е било необходимо, например, да се монтират специални телекамери, които обичайно се използват за работа под вода на големи и свръхголеми дълбочини. Целта на провежданите в момента тестове е да се установи реакцията на планината спрямо високото налягане. Проверява се степента на водонепроницаемост на скалните видове, а също и вероятността от възникване на вибрации. „За разлика от геотермалните модели, рискът от предизвикване на земетръси е равен на нула, тъй като в случая планината не се подлага на перфорация”, казва Зангане.

Топлина от камъка

Самата технология за акумулиране на енергия от сгъстен въздух (Compressed Air Energy Storage, CAES) не е нова. За пръв път тя минава изпитания в Германия, през 1978 г., а САЩ започват да я използват в началото на 1990 г. Но пилотният проект, който в момента се реализира в Биаска, прави значителна крачка напред. Това твърди Гив Зангане, който споделя, че преди не се е замислял над това какво да правим с топлината, възникнала в резултат на сгъстяване на въздуха.

За да разберем за какво става въпрос в случая, е достатъчно да имаме основни училищни познания по физика. В действителност, когато въздухът се сгъстява, то неговата температура достига до +550°C. Не е безопасно такъв въздух да се съхранява под земята. В Германия И САЩ тази топлина постепенно се разсейва и се губи, без да донесе никаква полза. Затова Зангане се замисля над това как може да се използва и този енергиен потенциал. В крайна сметка, в основата на проекта Alacaes стои система за съхраняване на тази енергия чрез загряване на специални каменни гранули.

Как работи технологията за акумулиране на топлинна енергия, може да видите във видеото, достъпно на 9 езика: http://www.swissinfo.ch/eng/renewable-energy_how-the-thermal-energy-system-works/42260256

„Впръскаваният въздух влиза нагрят до температура от 500-600°C, но да се съхранява въздух с такава температура не е безопасно, затова той трябва първо да бъде охладен. Това става с помощта на въздушен топлоакумулатор, в който, в качеството на работно тяло, се използват специални гранули от природен камък. Потокът от въздух загрява гранулите, въздухът се сгъстява и вече охладен се събира в подземния резервоар”, разказва Гив Зангане.

„При необходимост, охладеният сгъстен въздух може да бъде пуснат обратно през въздушния топлоакумулатор. Поемайки топлинна енергия от каменните гранули, въздухът се загрява и задвижва турбината, която произвежда електроенергия. Благодарение на това, коефициентът на полезно действие в нашия проект може да бъде увеличен до 72%, в сравнение с 45-50%, които се осигуряват от сега действащите технологии”, подчертава ученият. „По показателя КПД ние практически вече се доближаваме до ГЕС, но в същото време харчим по-малко средства, освен това сме по-екологични, защото не ни се налага да строим язовирни стени и водохранилища”.

Перспективна технология

„Използването на сгъстен въздух е не само екологично, но в бъдеще може да се превърне във важен фактор, осигуряващ стабилното функциониране на европейския енергиен пазар. Тази потребност ще се увеличава занапред все повече”, - обяснява Маурицио Барбато (Maurizio Barbato) – професор от Института за иновационно развитие при Висшия технически университет в италианска Швейцария (SUPSI).

Има ли бъдеще тази технология? Гледайте клипа, достъпен на 7 езика: http://www.swissinfo.ch/eng/renewable-energy_the-future-of-the-alacaes-storage-technology/42258504

„Към днешна дата такава технология все още се нуждае от сериозно доработване”, уточнява Барбато, който внимателно следи експеримента в Биаска, осъществяван в рамките на Програмата за подкрепа на иновационни проекти на швейцарския рисков Национален фонд (SNF, PNR70). По негово мнение, швейцарските земни и скални пластове по своите физически свойства не гарантират възможността въздухът на входа и изхода от резервоарите да се поддържа на една и съща температура, а това се явява като необходимо условие за осигуряване на стабилното функциониране на енергийните турбини.

„Днес, съвместно с висшите технически учебни заведения в Цюрих (ETH Zürich) и Лозана (EPFL), ние изучаваме възможностите тази система да се усъвършенства”, пояснява М. Барбато.

Софи Хаусенер (Sophie Haussener), която е научен сътрудник в Инженерната лаборатория за възобновяеми енергийни източници към Висшия технически университет в Лозана, подчертава, че технологията Alacaes в действителност е много интересна и перспективна. Но за неин недостатък тя счита относително малкото количество енергия, което може да бъде акумулирано на едница обем въздух. Засега, по този показател, новата технология отстъпва 5-6 пъти, в сравнение с обикновената акумулаторна батерия.

Европейският акумулатор

Голям потенциал такива технологии биха имали в Северна Европа, където сега с бързи темпове се развива добивът на енергия от вятър. „Идеално би било въздушният „мегаакумулатор” да се намира в непосредствена близост до вятърната станция. Но за обекти, разположени в равнинни местности, както е например в северна Германия, да се осигури подобна близост е доста сложно. В този случай ще се наложи да монтираме оборудване на дълбочина от стотици метри или да строим скъпоструващи надземни съоръжения. В Швейцария има планини, в тях дори има и бункери, някои от които се използват за съхраняване на информация. По тези причини Швейцария спокойно би могла да поеме ролята на лидер в това отношение”.

Гив Зангане се отнася скептично към тунелите и старите военни бункери. „Те са доста малки в повечето случаи и не са подходящи от гледна точка минимализиране на загубите на енергия. По-подходящи са пространства във формата на куб или сфера, защото имат оптимално съотношение между площ на повърхността и обем. „Подземен куб с дължина на страната от 48 метра би ни позволил да натрупаме и съхраняваме енергия от 500 МВт/ч, което е напълно достатъчно за 12 часа на цял град като Лугано (а той е с около 70 хиляди жители)” - подчертава Зангане.

„Ако крайните резултати на проекта Alacaes са добри, то Швейцария в бъдеще спокойно може да разчита да се превърне в истински акумулатор на Европа, внасяйки неоценим принос в стабилността на европейската електромрежа, изравнявайки колебанията в търсенето и предлагането на енергия по сезонен или дневен/нощен принцип”, резюмира младият учен.

Източник: http://www.swissinfo.ch/eng/energy-in-the-mountains_a-huge-battery-made-of-air/42362400

Възобновяемата енергия е в нова ера за прогресивните общества

Как работят слънчевите панели?

Учени тестват уникална технология за съхраняване на произведената зелена енергия

Европейският акумулатор