Недавно мы вспоминали о проблемах сглаживания пиков выработки/потребления электричества, когда обсуждали аккумулятор гравитации. Заодно вспомнили и о возможности хранить для дальнейшего использования тепло, как в соляной башне или соляном пруду. А сегодня - рассмотрим проекты аккумуляторов пневматических.
Самый простой такой аккумулятор - обычный газовый баллон, в который в момент пиковой выработки электроэнергии компрессором закачивается воздух под большим давлением. Когда падает выработка энергии или, наоборот, резко возрастает её потребление, открывается клапан и выходящий сжатый воздух раскручивает турбину генератора. КПД такой установки получается относительно небольшим, но учитывая тот факт, что зачастую в пик выработки энергия просто пропадает вхолостую, обогревая окружающее пространство, даже такой добавкой пренебрегать не стоит.
Как можно увеличить КПД и уменьшить относительную стоимость такой системы? В установке, называемой Compressed Air Energy Storage (CAES), впервые построенной США в 1991 году в Mclntosh, Алабама. В качестве резервуара используется естественная соляная подземная пещера. Пласт соли не пропускает воздух, находящийся даже под высоким давлением - мелкие крупинки, соляная пыль запечатывает мельчайшие трещинки, которые могут возникнуть в толще пласта. Воздух в пещеру объемом 538 тыс.куб. закачивается компрессором до давления 77 атмосфер. Когда потребление энергии в сети неожиданно возрастает, воздух выходит и отдает мощность в систему. Время опорожнения резервуара до нижнего рабочего давления 46 атм - 26 часов, в течение которых станция выдает 110 МВт мощности.
Как же повысить КПД системы? Сжатый воздух не сам по себе крутит крыльчатку, а смешивается с природным газом и поступает в газовую турбину. Большая часть мощности газовой турбины (до двух третей) обычно расходуется на привод компрессора, который нагнетает в нее воздух - тут-то мы и получаем солидная экономия. Дополнительно перед поступлением в турбину воздух подогревается в теплоутилизаторе (рекуператоре) продуктами сгорания, что тоже добавляет эффективности.
Суммарно при равной с традиционной газовой турбиной такая схема обеспечивает снижение расхода газа на 60...70%, быстрый запуск из холодного состояния (несколько минут) и хорошую работу на малых нагрузках. Станция в Mclntosh строилась 30 месяцев и стоило 65 млн.долларов (даже не смотря на наличие природной соляной пещеры).
Кроме проекта в Алабаме в 1978 в Huntorf немцы запустили хранилище на 290 МВт (2 часа работы) в двух соляных пещерах на глубине 600...800 м с диапазоном давлений 50...70 атмосфер. Первоначально хранилище служило горячим резервом для промышленности северо-запада Германии, а сейчас используется для сглаживания пиков выработки ветряных электростанций.
В советское время в Донбассе планировалась постройка пневматического аккумулятора на 1050 МВт, но увы - как и многие проекты тех лет всё так и осталось на бумаге.
