Согласно последним моделям из США, хранение сжатого воздуха в старых нефтяных скважинах и его последующее высвобождение для вращения энергетических турбин выглядит перспективно как более устойчивый источник энергии.
Этот процесс известен как хранение энергии в сжатом воздухе (Compressed Air Energy Storage, CAES).
Исследователи из Пенсильванского государственного университета повысили эффективность CAES — многообещающей, но пока испытывающей трудности технологии хранения возобновляемой энергии — за счёт использования геотермального тепла старых нефтяных и газовых скважин.
Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, непостоянны, поэтому исследования всё больше сосредотачиваются на хранении энергии — на том, чтобы сохранить её на случай, когда солнце не светит или ветер не дует.
Теперь исследователи из Пенсильванского университета рассматривают возможность использования геотермальной энергии для повышения эффективности относительно новой, но пока испытывающей трудности технологии хранения энергии — CAES.
«Без использования геотермальной установки вы не сможете получить достаточно обнадёживающих результатов», — говорит профессор Араш Дахи Талегани из Пенсильванского государственного университета в США.
CAES использует электричество для сжатия воздуха в герметичных подземных кавернах или надземных резервуарах, который затем высвобождается через турбину для выработки электричества.
По словам доктора Цитао Жана из Пенсильванского университета, высокие стартовые затраты ограничивают коммерческое развитие CAES. Жан, Талегани и их коллеги использовали компьютерное моделирование для моделирования сжатия воздуха в старых нефтяных и газовых скважинах. Идея использует тепло земли, так называемый геотермальный градиент.
Температура увеличивается с глубиной в земной коре — на 25–30 °C на километр, в зависимости от толщины коры, тепла, поступающего из мантии, и близлежащей вулканической активности. Это и есть геотермальный градиент. На глубине 5 км температура колеблется от 125 до 150 °C; на глубине 30 км — у основания земной коры — от 600 до 900 °C.
В США насчитывается 3,9 миллиона истощённых нефтяных и газовых скважин, так что возможности для применения этой технологии велики. Моделирование показывает, что использование скважин может повысить эффективность CAES примерно на 9,5 %, что означает больший возврат энергии и увеличение выработки электричества, говорит ведущий автор Жан.
При сжатии воздух нагревается — закачка его в горячие скальные резервуары создаёт дополнительное давление, что потенциально означает большее накопление энергии, говорит Талегани.
«Бурение новых скважин может не оправдать экономических затрат на этот тип хранения. Но, объединив эти два фактора и проведя моделирование и симуляцию, мы обнаружили, что это может быть очень хорошим решением», — говорит Жан.
Моделирование показало, что геотермальное тепло добавит примерно 160 °C и около 0,5 МПа к сжатому воздуху в старых скважинах, говорит Жан.
«Это повышение эффективности может изменить правила игры и оправдать экономику проектов по хранению энергии в сжатом воздухе», — говорит соавтор Талегани. «Кроме того, мы можем значительно сократить первоначальные затраты, используя существующие нефтяные и газовые скважины, которые больше не используются. Это может быть беспроигрышной ситуацией».
«Если мы используем существующие скважины, мы, по сути, убиваем двух зайцев одним выстрелом, — говорит Талегани. — Во-первых, мы герметизируем эти скважины, что предотвращает любые потенциальные утечки. А во-вторых, если мы переоборудоваем эти скважины для хранения энергии, мы всё ещё используем инфраструктуру, которая есть в этих сообществах. Это потенциально может сохранить рабочие места в регионе и позволить сообществам стать частью энергетического будущего».
Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Journal of Energy Storage.
Добавить комментарий