Надуйте воздушный шар, а затем отпустите его, он начнет летать по комнате. Данный эффект может использоваться для генерации экологически чистой энергии, позволит сократить выбросы в центрах обработки данных и снизит объемы выделения в атмосферу десятков тонн парниковых газов. Европейский союз уделяет особое внимание поиску способов обезуглеродить электрогенерацию, отключить угольные электростанции и заменить их возобновляемыми источниками, такими как солнечная энергия и ветер. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что со следующего года будут под запретом строительство угольных электростанций. Но как говорится "легко сказать, а трудно сделать".
- Почему гидроэнергетика не панацея
- Использование жидкого воздуха
- Сотрудничество с центрами обработки данных
- Использование старых нефтяных скважин
В отличие от возобновляемых источников энергии, углеродные электростанции обладают высокой надежностью и способны работать круглосуточно весь год напролет. При этом солнечные и ветровые электростанции способны вырабатывать энергию, когда дует ветер и светит солнце. При этом все прекрасно понимают, что для надежной поставки электроэнергии нужны электростанции, работающие на газу или угле, которые можно задействовать по мере необходимости.
Главной проблемой зеленой энергетики является хранение добытой электроэнергии в пиковые моменты генерации, чтобы затем можно было ее использовать в ночное время или в период безветрия, облачности или тумана.
Почему гидроэнергетика не панацея
Одним из способов сохранения энергии является использование озер с водой и гидроэлектростанции. Так в пик выработки электроэнергии, вода из озера, расположенного ниже уровня гидроэлектростанции, закачивается в озера, расположенные в горах. Далее по необходимости начинается сброс воды, и гидроэлектростанция начинает вырабатывать электроэнергию. Британская станция Dynorwig в Уэльсе может хранить до 9 ГВтч энергии и поставлять его со скоростью до 1,8 ГВт.
Минусом данной технологии является ограниченность ее использования. Нельзя построить гидроэлектростанцию в любом месте на земле. В связи с этим инженеры предложили идею использоваться для накопления и генерации сжатый воздух. Если вы надуете резиновый шарик, то сожмете внутри него воздух и накопите энергию, высвободив воздух, вы также высвободите энергию. Идея использовать воздух попала на благодатную почву и получила поддержку у крупных компаний.
«Storelectric CAES представляет собой автономные генерирующие установки, их работа основана на покупке электроэнергии из общей сети и продаже ее обратно в сеть по необходимости», — говорит Марк Ховитт, технический директор Storelectric, компании оказывающей услуги по хранению энергии для коммунальных сетей.
Ховитт говорит, что CAES идеально подходит для центров обработки данных, поскольку они могут оплачивать систему хранения электроэнергии за счет покупки доступной электроэнергии и затем получать прибыль от стабильного снабжения экологически чистой энергией.
«Готовые решения Storelectric обеспечивают прибыльность до 30-60 процентов и до 50-70 процентов совместно с возобновляемыми источниками энергии, что также снижает капитальные затраты и повышает рентабельность возобновляемых источников энергии", - говорит Марк Ховитт.
У компании Storelectric есть планы по строительству двух электростанций CAES, способных хранить 200 МВтч и 2,5 ГВтч энергии в подземных соляных кавернах.
Рисунок 1: Установка по накоплению сжатого воздуха для генерации электроэнергии
Использование жидкого воздуха
Британская компания Highview Power пошла другим путем, она сжимает воздух до тех пор, пока он не сконденсируется в жидкость. Тестовые установки созданы в Великобритании и США, в том числе электростанция мощностью 50 МВт недалеко от Манчестера, установки используют компактное наземное оборудование, которое может удовлетворить потребности центров обработки данных.
Жидкостно-воздушные системы не нуждаются в подземных резервуарах и могут хранить энергию в течение длительного времени. Недостатком является то, что они выделяют гораздо больше тепла (при конденсации) и холода (при испарении).
Но это может быть полезно для цифровых операторов, сказал представитель DCD: «В очень крупномасштабных проектах криогенного хранения энергии Highview Power может помочь в работе центров обработки данных. У Highview есть подключенные к сети системы, которые могут накапливать энергию из воздуха в период от нескольких часов до нескольких дней».
Highview Power объявила о строительстве электростанции мощностью 50 МВт в пустыне Атакама в Чили в партнерстве с местной энергокомпанией Energía Latina S.A.-Enlasa. Территория отлично подходит для реализации проекта, так как на месте можно производить избыточное количество солнечной энергии.
Рисунок 2. Установка для хранения сжиженного воздуха на поверхности земли. Highview Power, Chile
Сотрудничество с центрами обработки данных
Среди компаний CAES наиболее громко о сотрудничестве с центрами обработки данных заявляет расположенная в США Energy Internet Corporation (EIC) — вероятно это связано с тем, что ее генеральный директор Шанкар Рамамурти прекрасно разбирается в теме вопроса.
У EIC разработана технология в которой используется «жидкий поршень», компания работает над серией крупных проектов под землей, а также с несколькими надземными проектами в которых будет использоваться жидкостно-воздушная система, аналогичная системе Highview.
«У нас будут решения мощностью от одного мегаватта на основе жидкого воздуха, потенциально масштабируемые до гигаватта и более», — сказал Рамамурти DCD.
По словам Рамамурти, EIC планирует в следующем году продемонстрировать пилотные схемы для сжатого и жидкого воздуха. Один из проектов EIC — это микросеть с нулевым выбросом углерода мощностью 5 МВт, которую разрабатывают коммунальная компания и калифорнийская нефтегазовая компания.
По словам Рамамурти, проект мощностью 5 МВт «продемонстрирует все возможности с надземным хранилищем и распределением микросетей, таким как зеленый интерфейс».
Он говорит, что этот проект может быть масштабирован до электростанции мощностью 2 ГВт с запасом энергии от 30 до 50 дней: «Кстати, с нагрузкой до тераватт-часа (ТВтч), поддерживающий стратегию действительно нулевого выброса углерода».
Что касается центров обработки данных, EIC также работает над проектом на жидком воздухе мощностью 1 МВт, разработанным специально для стабильной подачи зеленой энергии в центры обработки данных. Рамамурти говорит, что это проект с «крупной компанией по производству чипов». Поскольку компания ранее объявила об исследовательской работе с Intel, вполне вероятно, что Intel является ее партнером.
И, наконец, в Бахрейне есть решение мощностью 600 кВт, предназначенное для обеспечения стабильной энергии с нулевым выбросом углерода. По его словам, проект должен быть запущен к лету 2022 года.
«Мы ожидаем, что коммерческие продукты разных масштабов станут доступны к концу следующего года», — говорит он, и небольшие электрогенерирующие установки определенно будут предлагаться центрам обработки данных в качестве автономных накопителей энергии.
Использование старых нефтяных скважин
Хранение воздуха в больших объемах для крупных инфраструктурных проектов осуществляется компанией EIC в опустевших нефтяных и газовых скважинах. Компания надеется, что нефтяные компании будут готовы опробовать установки мощностью 5 МВт.
«Мы ведем переговоры с одной из крупнейших нефтегазовых компаний Калифорнии. У них более 5000 опустевших скважин в центральной Калифорнии. Мы выделили ряд потенциальных скважин», - говорит Рамамурти.
Нефтяные компании ухватятся за возможность утилизации старых скважин, и Рамамурти считает, что перспектива дать новую жизнь нефтяным скважинам убедит их в необходимости более активной «зеленой» стратегии.
«Подземные резервуары, такие как истощенные нефтяные и газовые резервуары, являются лучшими активами. У них уже есть все трубопроводы, и есть данные многолетнего анализа на очень, очень детальном уровне, чтобы точно понять, как этот резервуар будет работать. Нефтегазовые компании действительно могут начать использовать отработанные скважины, чтобы органично выйти на генерацию чистой энергии», — сказал он DCD.
По его словам, срок службы многих нефтяных скважин подходит к концу: «Нефтегазовым компаниям придется потратить миллиарды долларов на вывод их из эксплуатации. Поэтому вместо того, чтобы тратить их впустую, можно перепрофилировать на генерацию зеленой энергии. Таким образом, нефтегазовая компания создала будущее экологически чистой энергии, в будущем они могут продавать продукт с гораздо большей добавленной стоимостью.
«Это дает нефтяным и газовым компаниям возможность перепрофилироваться и получить альтернативное более рентабельное будущее. Вместо того, чтобы пассивно сопротивляться изменениям, это побудит их ускориться и стать движущей силой этого перехода, и все общество выиграет», — говорит он.
Автор: Peter Judge
