Учени от MIT разработиха достъпна система за съхранение на възобновяема енергия

Инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) създадоха концептуален проект на система за съхранение на соларна или вятърна енергия и доставката й в електроенергийната мрежа при поискване. Системата може да бъде проектирана за денонощно захранване на малък град.

Учените смятат, че тяхната система ще бъде значително по-достъпна от литиево-йонните батерии, които представляват жизнеспособен, макар и скъп метод за съхранение на възобновяема енергия. Тя би струвала наполовина на помпено водноелектрическо съхранение – най-евтината форма на енергосъхранение в мрежа към момента.

Новата система за съхранение е резултат от проект, в рамките на който учените търсят начини за повишаване на ефективността на т. нар. концентриращи соларни инсталации. За разлика от конвенционалните, тези системи изискват множество редици от големи огледала, които концентрират слънчевата светлина върху централна кула, където енергията й се превръща в топлина, която накрая се превръща в електричество.

Концентриращите соларни инсталации съхраняват слънчевата топлоенергия в големи резервоари, пълни с разтопена сол, която се загрява до високи температури от около 538°C. Когато е необходимо електричество, горещата сол се изпомпва през топлообменник, който превръща топлината на солта в пара. След това турбина преобразува парата в електричество.

Ако операторите обаче трябва да загреят солта до много по-високи температури, солта би корозирала резервоарите, в които се съхранява. Затова учените са търсили среда, различна от солната, която може да съхранява топлоенергия при много по-високи температури. Първоначално те предлагат течен метал и накрая се спират на силиций – най-разпространеният металоид, който може да издържи на изключително високи температури над 2200°C.

През миналата година научният екип създава помпа, която може да издържи такава гореща топлина и да изпомпва течен силиций към система за съхранение на възобновяема енергия. С помощта на тази технология екипът работи по система за съхранение на енергия, която може да включва такава високотемпературна помпа.

Разработената концепция за системата за съхранение на енергия от възобновяеми източници учените наричат TEGS-MPV (Thermal Energy Grid Storage-Multi-Junction Photovoltaics). Вместо да използват редове с огледала и централна кула, за да концентрират топлината, те предлагат превръщането на генерираната от ВЕИ електроенергия в топлина чрез съпротивително нагряване, при което електрически ток преминава през нагревателен елемент.

Системата се състои от голям, силно изолиран резервоар с ширина 10 м, изработен от графит и пълен с течен силиций, държан при “ниска” температура от почти 1930°C. Група от тръби, изложени на нагревателни елементи, след това свързва този студен резервоар към втори, “горещ” резервоар. Когато в системата влезе електроенергия от соларните клетки, тя се превръща в топлина в нагревателните елементи. Междувременно течният силиций се изпомпва от студения резервоар и допълнително се загрява, докато преминава през тръбите, изложени на нагревателните елементи, до достигането му в горещия резервоар, където топлоенергията се съхранява при много по-висока температура от около 2370°C.

Когато е необходимо електричество, например след като слънцето е залязло, горещият течен силиций – толкова горещ, че свети в бяло – се изпомпва през групата от тръби, които излъчват тази светлина. Специални соларни клетки, т. нар. мултифункционални фотоволтаици, след това превръщат тази светлина в електричество, което може да бъде подадено към градската мрежа.

След това охладеният силиций може да се изпомпи обратно в студения резервоар до следващия цикъл на съхранение, на практика действайки като голяма акумулаторна батерия. Конструкцията на системата е географски независима, т. е. може да бъде разположена навсякъде, независимо от ландшафта.