Литиево-йонните батерии са настоящото решение за химическо съхранение на енергия. Tе представляват своеобразно предизвикателство по отношение на безопасността, устойчивостта, разходите и дълготрайността. Конкуренцията обаче… се засилва. Нови форми на системи за съхранение на топлинна енергия, изградени с помощта на изобилни и евтини материали, са във възход. Една компания се стреми да заобиколи усложненията, свързани с химическите батерии… с тухли. А оръжието на друга компания е натрошена вулканична скала.
Защо хората се стремят да съхраняват енергия в тухли и натрошени вулканични скали?
Не би трябвало да е шокиращо откритие, ако кажем, че възобновяемата енергия като слънчевата и вятърната е непостоянна. Слънцето невинаги грее и вятърът невинаги духа, така че се нуждаем от евтино и надеждно съхранение на енергия, за да запазим излишната енергия от възобновяеми източници.
Колко възобновяема енергия губим?
В доклад от 2022 г. на Lane Clark & Peacock за Drax се изчислява, че достатъчно вятърна енергия за захранване на 800 000 жилища в Обединеното кралство е била пропиляна за две години поради липса на съхранение.
На ниво мрежа литиево-йонните батерии имат значителни предимства. Те могат да се похвалят с висока енергийна плътност, висока ефективност и доста дълъг живот на цикъла. Литият обаче е скъп, добивът му е бавен, а цената му е много променлива. Отделно имаме и екологични предизвикателства.
Системите за съхранение на топлинна енергия (TES) се превръщат в привлекателна алтернатива.
От една страна, системите TES не изискват непременно преобразуване на енергията, което означава по-висока ефективност. Става дума за батерии, които съхраняват излишната енергия като топлина във вода, разтопени соли, пясък, чакъл, а напоследък и в тухли и скали.
С тези материали в основата не е необходимо да се притеснявате за недостиг, въздействие върху околната среда или експлозии. Те не се разграждат. И са евтини.
Това е основата, върху която калифорнийската Rondo Energy и израелската Brenmiller Energy изградиха своите TES системи.
Всяка от тях е разработила топлинни батерии, предлагащи сходни предимства на почти идентичен език. Приоритетите са евтина топлина, която може да се съхранява в продължение на часове или дни, десетки години живот, множество цикли без влошаване на характеристиките, нулеви емисии.
Тези батерии работят съответно с помощта на тухли и вулканични скали.
И двете компании обещават сходни резултати, като наблягат на намаляването на разходите и емисиите, свързани с индустриалния сектор. И за двете ноември миналата година беше важен месец.
В началото му Brenmiller откри своя най-нов проект – тест на TES за комунални цели в топлоелектрическа централа в Италия като част от сътрудничеството с Enel, най-голямата енергийна компания в Европа.
Седмица и половина по-късно Rondo официално обяви пускането на своята топлинна батерия Rondo или „RHB”.
Как тухлите и скалите се превръщат в ефективно съхранение на топлина?
Нека започнем с Rondo. Нейната топлинна батерия е оприличавана на гигантски тухлен тостер. Главният изпълнителен директор на компанията Джон О’Донъл я нарича и „изолирана кутия за обувки, пълна с тухли“.
Възобновяемата енергия от вятъра или слънцето, или електроенергията от всякакъв източник, се превръща в топлина от нейните електрически нагревателни елементи, подобни на фурна. Това топлинно излъчване разпалва хилядите тонове тухли вътре, които могат да достигнат температура до 1500 градуса Целзий. Батерията може да съхранява тази енергия в продължение на часове или дни.
Компанията твърди, че една RHB може да издържи над 40 години, като няколко от отделните ѝ компоненти могат да издържат още по-дълго, както и че могат да се рециклират. Самите тухли са инертни, с живот от 100 години. В батериите не се съдържа нищо, което може да се разлее или да изтече под формата на газ.
Когато искаме да получим енергията обратно, вентилатор изпраща въздух нагоре през тухлите. Той се нагрява до над 1000 градуса Целзий и при поискване се освобождава като горещ въздух или гореща пара. Тези високи температури са особено полезни в индустриалните приложения. Предназначението на Rondo е да замени директно котлите, пещите и всичко подобно, работещо с гориво.
Това е изключително приложимо в множество процеси – от стерилизация до топене.
Изкопаемите горива продължават да бъдат основен източник на енергия за фабриките именно защото изгарянето им е бърз и лесен източник на топлина. Както може да се очаква, това има сериозни последици. В рамките на широката категория на промишлеността, трите най-големи източника на парникови газове включват производството на желязо и стомана; химикали и пластмаси; цимент. Ако само циментът беше обособена държава, той щеше да е третият по големина замърсител с CO2 в света – след Китай и САЩ.
Rondo твърди, че съоръженията, оборудвани с RHB, показват 50-90% намаление на емисиите и 30% или повече намаление на оперативните разходи.
Що се отнася до Brenmiller Energy, нейната линия батерии bGen работи като RHB и се опитва да постигне същото.
Да осигури на индустрията чист източник на топлина. Основните разлики са, че батериите bGen се придържат към по-ниския диапазон от 100 до 500 градуса Целзий за топлинна мощност.
Вместо тухли, Brenmiller използва натрошени вулканични скали.
Камъните се подреждат в клетки, които съставят модули, а от модулите се правят пакети.
Енергията влиза вътре в тях, а горещата вода, въздух или пара излизат навън. Входящата енергия може да бъде всякаква – от отработена топлина, излишна пара, електричество директно от мрежата в пиковите часове, вятър, слънце или биомаса.
Например Fortlev, най-големият бразилски производител на продукти за съхранение на вода, започна да използва устройство bGen във фабриката си в Анаполис, Бразилия. През август миналата година. Батерията е с капацитет 1MWh и захранва машини за формоване на пластмаса. Благодарение на нея, компанията заменя природния газ с биомаса в този процес. Това води до намаляване на разходите за гориво за отопление на въздуха с над 75%. Емисиите на парникови газове спадат с около 800 метрични тона на годишна база.
