Вместо того чтобы демонтировать угольные электростанции, почему бы не создать чистое топливо, которое можно было бы использовать на тех же заводах, используя паровые турбины, существующие соединения с сетями и сохраняя рабочие места на заводе? MGA (mixibility gap alloy) — это то самое топливо, говорят Эрих Киси и Александр Пост из Университета Ньюкасла, Австралия, которые стоят за разработкой этих блоков материала, 20см х 20см х 16см, изготовленных из смешанных металлов. Оно нагревается, используя энергию избыточного неуправляемого ветра и солнца, и может накапливать энергию по цене 35 долларов/30 евро за киловатт-час.
Запасает энергию, как уголь. Гораздо дешевле, чем литий-ион
Блоки MGA — это часть стоимости конкурирующей технологии хранения энергии, литий-ионных батарей. Это изобретение было доказано в лаборатории – теперь ученые переходят к следующему этапу его доказательства в реальном мире.
Захватывает избыточную энергию ветра и Солнца
Основные возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и энергия ветра, являются «прерывистыми». Другими словами, они производят энергию только тогда, когда светит солнце и дует ветер. Иногда они производят больше энергии, чем требуется, а иногда и меньше. Таким образом, переход на 100% возобновляемую электроэнергию требует, чтобы энергия была «управляемой» – хранимой и поставляемой по требованию. Некоторые формы хранения, такие как литий-ионные аккумуляторы, являются относительно дорогими и могут накапливать энергию только в течение короткого периода времени. Другие, такие как гидроэлектростанция, могут накапливать энергию в течение более длительных периодов, но зависят от места и не могут быть просто построены где-либо.
Доступный, универсальный, масштабируемый
Если наша электрическая сеть должна стать свободной от выбросов, нам нужен вариант хранения энергии, который является одновременно доступным и достаточно универсальным, чтобы быть развернутым в массовом масштабе – обеспечивая шесть-восемь часов диспетчерской мощности каждую ночь.
MGA хранят энергию от дня до недели. Это заполняет «средние» временные рамки между батареями и гидроэнергией и позволяет периодически возобновлять энергию, когда это необходимо.
Переоборудование угольных станций
В ближайшие два десятилетия многие угольные электростанции во всем мире выйдут из эксплуатации или будут выведены из эксплуатации. MGA может означать, что электростанции могут быть перепрофилированы, сохраняя инфраструктуру и предотвращая потерю рабочих мест.
Для того чтобы угольные станции использовали эту технологию, печь и котел должны быть удалены и заменены блоком хранения, содержащим блоки MGA.
Блоки MGA имеют размер 20см х 20см х 16см. По сути, они состоят из смеси металлов — некоторые из них плавятся при нагревании, а другие — нет. Думайте о блоке как о кексе с шоколадной крошкой, разогретом в микроволновой печи. Маффин состоит из компонента теста, который держит все в форме при нагревании, и шоколадной крошки, которая плавится.
Блоки не просто хранят энергию – они нагревают воду, чтобы создать пар. На старой угольной электростанции этот пар может использоваться для запуска турбин и генераторов для производства электроэнергии, а не сжигания угля для получения того же эффекта.
Для создания пара блоки могут быть сконструированы с внутренними трубами, через которые перекачивается и кипятится вода. В качестве альтернативы блоки могут взаимодействовать с теплообменником — специально разработанной системой нагрева воды.
Старые угольные электростанции могли бы работать на возобновляемых источниках энергии, которые в противном случае отключались бы в периоды перегрузки в середине дня (в случае солнечной энергии) или во время сильного ветра (энергия ветра).
Исследования показали, что блоки стоят немного дороже литиевой батареи того же размера, но производят такое же количество энергии.
Коммерциализация блоков MGA
Команда ученых усовершенствовала новый материал с помощью исследований в Университете Ньюкасла в период с 2010 по 2018 год. В прошлом году была создана компания MGA Thermal и сосредоточились на коммерциализации технологии и проведении реальных проектов.
В июле этого года компания MGA Thermal получила грант в размере $495 000 ($350 000 / €300 000) от федерального Министерства промышленности, инноваций и науки на создание опытного завода в Ньюкасле, штат Новый Южный Уэльс. Этот проект должен начать функционировать во второй половине следующего года. Цель состоит в том, чтобы начать производство коммерческого количества блоков MGA, в масштабе, для крупных демонстрационных проектов.
Компания MGA Thermal сотрудничает со швейцарской компанией E2S Power AG для тестирования технологии в быстро меняющейся угольной энергетике Европы. Начиная со следующего года, испытания будут включать в себя модернизацию действующей угольной электростанции с хранилищем MGA. Это также позволит проверить экономическую обоснованность данной технологии.
Менее 25% стоимости хранения литий-ионных аккумуляторов
Разработчики стремятся к стоимости хранения в размере $50 за киловатт-час ($35 / €30), включая всю окружающую инфраструктуру. В настоящее время литий-ионные батареи стоят около $200 за киловатт-час, с дополнительными затратами, если энергия будет экспортироваться в электрическую сеть.
Так в чем же недостатки? У MGA действительно есть гораздо более медленное время отклика, чем у батарей. Батареи реагируют в миллисекунды и отлично подходят для заполнения коротких всплесков или провалов подачи (например, от ветряных турбин). Между тем, у хранилища MGA время отклика превышает 15 минут, но его емкость намного больше.
Комбинация всех трех вариантов — аккумуляторов, MGA / тепловых накопителей и гидроаккумуляторов — обеспечит крупномасштабное накопление энергии, которое все еще может быстро реагировать на колебания возобновляемой энергии
Безопасен и пригоден для вторичной переработки
Блоки MGA безопасны и нетоксичны — в отличие от некоторых других видов топлива, нет риска взрыва или утечки.
Блоки также могут быть переработаны. Ожидается, что они прослужат 25-30 лет, а затем их можно будет легко разделить на отдельные материалы — для изготовления новых блоков или вторичного использования в качестве сырья для других целей.
Как и любая новая технология, блоки MGA должны пройти финансовую проверку, прежде чем они будут приняты промышленностью и широко используются в коммерческих проектах. Не за горами первые полномасштабные демонстрации технологии. В случае успеха они могли бы обеспечить чистое использование угольных электростанций и дать надежду на будущее угольщиков.
