Солнечные термоэлектростанции используют расплавленную соль в качестве теплоносителя. Работает система относительно просто: сфокусированные солнечные лучи направляются при помощи зеркал на башню с солью, соль плавится под воздействием температуры, переносит тепло. Его используют для превращения воды в перегретый пар, который вращает турбины, вырабатывающие электричество.
Как оказалось, при помощи расплавленной соли энергию можно не только вырабатывать, но и запасать. Именно этим занимается стартап Malta, который ранее являлся частью подразделения Х корпорации Alphabet. И этот стартап, уйдя из Alphabet, уже успел получить $26 млн от группы инвесторов Breakthrough Energy Ventures. Членами группы являются Джефф Безос, Билл Гейтс, Майкл Блумберг.
Зачем запасать энергию, да еще таким странным способом? Дело в том, что «зеленой» энергии с каждым годом вырабатывается все больше, зачастую образуются излишки, которые негде запасать. В Китае в 2017 году было потеряно 17% энергии, полученной при помощи ветровых турбин. Литиевые аккумуляторные системы пока что слишком дорогие, так что их не могут использовать все желающие. Стартап Malta утверждает, что запасать энергию можно при помощи более экономного способа.
О принципе работы системы, заложенной в основу Malta, рассказывалось еще в 2017 году. В основе всего — расплавленная соль, разогретая до высокой температуры и недорогой охлажденный антифриз. Сначала, используя тепловой насос, электричество превращают в тепло, запасая его в расплаве соли. Далее, когда электричество снова потребуется (например, ночью или в безветренный день), расплавленную соль объединяют с холодным антифризом, а тепловой насос преобразует тепло в электричество. Хранить тепло можно неделями.
Cейчас компания решила начать работать с целью получения прибыли, то есть стать коммерческой организацией, а не научно-популярным подразделением Google.
Преимущество Malta в том, что ее системы могут быть размещены где угодно (конечно, имеется в виду регион, где есть необходимость в запасании энергии). Кроме того, такая система получается не особенно дорогой, так что развертывание инфраструктуры такого рода не слишком ударит по карману налогоплательщикам или же какой-либо компании, решившей воспользоваться услугами Malta. Срок службы системы составляет 20-40 лет. В отличие от тех же литиевых аккумуляторов расплав соли не «потеряет емкость» и не испортится. Нет и выделения токсичных веществ.
Стоит отметить, что Malta базируется на разработке Нобелевского лауреата по физике Роберта Лафлина. В апреле этого года компания опубликовала патент своей разработки.
Пилотный проект будет реализован в Китае, правительство которого выразило готовность поддержать проект. Массивную систему сразу создать не получится, авторы развернут относительно небольшую инфраструктуру, которую, впрочем, легко масштабировать.
Комментарии (36)
ittakir
26.12.2018 06:00Сначала, используя тепловой насос, электричество превращают в тепло, запасая его в расплаве соли.
Тепловой насос эффективен, когда разница температур нагреваемого помещения и окружающей среды небольшая. А какая там температура у расплавленной соли? Разве что они используют ацетат натрия.worldmind
26.12.2018 14:29Скорее это ошибка, электричество превращают в тепло путём подачи его на высокое сопротивление, а тепловым насосом тепло перемещают, а значит нужно иметь источник этого тепла.
Хотя может речь была про то как тепло от расплавленной соли из башни передают соли в бассейне под землёй? Если так, то может эту соль напрямую надо было закачивать?Mad__Max
29.12.2018 01:21Зачем сопротивления? Это сразу очень низкий КПД процесса. В электричество в тепло то ~100%, а вот обратно только 30-40%.
Тут именно качают электрическим тепловым насосом создавая запас разогретого рабочего тела в момент «зарядки», тепло от которого потом крутит турбину и генератор в момент «разрядки».
Mad__Max
29.12.2018 01:28Сферический тепловой насос не имеет никаких ограничений по максимальной разнице температур. Это мы просто привыкли к холодильникам-кондиционерам, работающим с разницей температур в пределах ~ 50 градусов. Но можно сделать и на разницу температур в сотни градусов — больше перепады давлений рабочего тела = больше разница температур холодильника и нагревателя.
Эффективность снижается с ростом разницы, но все-равно выше чем прямой нагрев.
AxisPod
26.12.2018 06:03И какая соль? Даже поваренная соль попав в землю сделает её непригодной для сельского хозяйства на какое-то время. Так что тут разговор не о токсичности. А помимо литиевых аккумуляторов есть куча других, как-то тупо сравнивать только с ними. Есть для примера кинетические.
khim
26.12.2018 06:47Кроме «тупой» токсичности есть ещё удельная. Кинетические аккумуляторы потребуют столько тупого бетона, что от его производства экологии будет нанесён больший вред, чем даже от производства аккумуляторов.
Areso
26.12.2018 10:31Кроме башен с бетоном есть варианты с маховиками, но их экономическую эффективность надо считать.
selivanov_pavel
26.12.2018 10:33+1Бетон не так страшен для окружающей среды, и срок службы значительно дольше, чем у аккумуляторов.
Mad__Max
29.12.2018 01:42Сам бетон вообще практически нейтрален, с ним проблем нет. Вредно его производство, в первую очередь цемента.
Разница в токсичности образующихся отходов и выбросов конечно в пользу бетона и цемента, но вот в объемах…
Чтобы заменить 1 кг литиевого аккумулятора или 3 кг натриевого по запасаемой энергии(~900 кДж) нужен бетонный блок массой ~500 кг поднимаемый/опускаемный на высоту ~200 метров. Или раскручиваемый на месте до относительно высоких скоростей вращения (эквивалента линейной скорости в ~60 метров/сек). Сильно их кстати раскручивать нельзя вообще, бетон для такого варианта плохой материал — хорош для статических нагрузок на сжатие, но плох для динамических нагрузок на растяжение или изгибание возникающих в кинетических накопителях.
Поэтому бетон в них вообще обычно не используют, а используют сталь или разные композиты.
c_kotik
26.12.2018 07:40Дико извиняюсь, но те же солнечные термоэлектростанции как раз и работают с запасённой энергией в расплаве соли, поэтому и работать могут не только лишь днём и в солнечную погоду. Поэтому притянутое за уши
Как оказалось, при помощи расплавленной соли энергию можно не только вырабатывать, но и запасать.
вызывает разрыв шаблона.
И как оказалось, эту информацию я почерпнул ещё из детских энциклопедий лед дцать так тому назад.
Технологию за это время конечно усовершенствовали, но принцип не есть ноу-хау и высасывать из этого новость — сомнительно.Mad__Max
29.12.2018 01:47Они запасают тепло, которое же сами и собирают (от солнца). Речь там скорее не об аккумуляции, а о сглаживании собственной генерации станции, выдачи энергии в сеть более равномерно и предсказуемо по сравнению с обычной СЭС.
Это действительно не ново и известно очень давно.
Тут же речь идет именно об аккумуляции электроэнергии (через промежуточное сохранение в виде тепла). Берем электричество из сети когда его избыток (от любых источников, не важно как и где они ее вырабатывали), возвращаем электричество в сеть, когда его дефицит.
Этот скорее аналог ГАЭС или пневматических накопителей, чем СЭС на расплавах соли.
Bedal
26.12.2018 10:16Перевод ужасен не кривостью русских предложений, а потерей смысла.
Ну, и название «Мальта» подсказывает, что это ни разу не стартап. Уже достаточно много лет там строят большие солнечные электростанции. И был даже гигапроект снабжения Европы этой энергией. Вот только, когда пересчитали стоимость доставки, радужность обещаний выросла на порядок, а реальное строительство замёрзло.
rPman
26.12.2018 10:44Проблема у тепла — его доставка и хранение, очень большие потери… по уму теплоаккумулятор должен стоять прямо в башне солнечного коллектора.
В статье ни слова о кпд системы, может быть потери будут выше 17% простоя?
p.s. солнечные коллекторы можно приобрести и бытового назначения — в виде метровых стеклянных трубок, где в вакууме размещены теплоприемник и теплотрубки, дает на кончике 200+ градусов. Но чтобы запасать это тепло для центрального отопления, необходимо сотни литров воды… можно ли реализовать систему на базе расплавов соли, чтобы ее размеры были на порядок меньше?Hardcoin
26.12.2018 18:46потери будут выше 17% простоя
Если аккумулятор заряжается только в момент простоя (что как бы логично), то даже при КПД 0% потери выше не будут (если не учитывать расходы на строительство аккумулятора)
ti1
26.12.2018 11:57Что-то подсказывает мне, что КПД двух взаимообратных процессов преобразования энергии (сначала электричества в тепло, а затем тепла в электричество) очень далёк от 90%, а скорее всего находится где-то в области значений 40-50%…
Поэтому, пока теряется до 30% выработки электроэнергии, оказавшейся «лишней», т.е. непотреблённой, о подобных хранилищах не может идти и речи.c_kotik
26.12.2018 12:15КПД того же электрочайника, если не ошибаюсь, может быть за 90%. Тут как бы тоже принцип не изменился — вместо воды греем соль и более надёжно изолируем. Пускай 95%.
На обратном ходу работает старая добрая паровая турбина — через теплообменники соль отдаёт тепло воде. Современные паровые турбины обладают высоким КПД преобразования кинетической энергии струи пара в механическую энергию, превышающим 90%. Так что в целом, может быть не так всё и плохо.
И дело то не только в потерях энергии, но и ресурсах на обслуживание, требованиям к условиям эксплуатации (инфрастуктуре) и ещё каких характеристик наберётся.ti1
26.12.2018 12:26По поводу преобразования электричества в тепло — согласен, там КПД около 90% будет скорее всего.
А вот обратный процесс имеет много нюансов и строго по формулам термодинамики там все рассчитывается очень точно (вспомните всякие Циклы Карно, Дизеля и др.), при этом легко для специалиста вычисляется теоретический предела для КПД каждого термодинамического цикла.
Грубо говоря, КПД паровой турбины в лучшем случае составляет 40%…
Mad__Max
29.12.2018 02:25Греют тепловым насосом, а не кипятильником! С СОP >> 1
Если бы ТН и турбина были бы идеальными тепловыми машинами, то КПД всего процесса был бы 100%.
Идеальный ТН перекачивает 3 Дж тепловой энергии из холодильника в нагреватель затрачивая 1 Дж электрической энергии (COP=3), потом турбина с генератором пропускает 3 Дж тепла от нагревателя к холодильнику вырабатывает 1 Дж электрической энергии (КПД = 33%)
Реальные ТН, турбины, генераторы конечно не идеальны, поэтому общий КПД всегда будет ниже 100%. Но естественно выше, чем пытаться кипятильником греть пар для обычной паровой турбины.
Если получат хотя бы 70% — уже хорошо, и будет иметь большую практическую ценность, как альтернатива ГАЭС там, где природные условия не дают их создавать (нет перепада высот на ландшафте или нет больших доступных объемов воды).
Hardcoin
26.12.2018 19:41Современные паровые турбины обладают высоким КПД преобразования кинетической энергии струи пара в механическую энергию, превышающим 90%
А остальные операции — 100% что ли? Нет установок с таким КПД.
black_semargl
27.12.2018 17:09Это относительный КПД… в смысле, насколько реальная установка хуже идеальной для тех же температур.
Mad__Max
29.12.2018 02:13Да что вы говорите? В лучших из распространенных сейчас крупномасташбных аккумуляторов электроэнергии (ГАЭС) теряется как раз около 30% в процессе работы.
И это считается наоборот хорошим показателем. Потому что без них теряется 100% «лишней» энергии, а не 30%.
Поэтому любой накопитель который будет терять либо меньше 30% либо стоить на 1 Вт мощности и 1 Вт*ч запасенной энергии будет встречен на ура.
Psih
26.12.2018 12:59Да что-ж такое то. солнечные станции с солевым теплоносителем и запасением энергии на ночь для 24 часовой работы существуют уже как почти десяток лет: en.m.wikipedia.org/wiki/Solana_Generating_Station
Mad__Max
29.12.2018 02:28Да что-ж такое то: только первый абзац читай, ничего не понимай, комментируй.
Тут вообще нет никакого солнца в схеме работы. И новость не о СЭС на расплавах солей была, общего у них только как раз эта самая соль.
ua30
26.12.2018 18:35В отличие от тех же литиевых аккумуляторов расплав соли не «потеряет емкость» и не испортится.
Хитро, не сразу понял. Речь о емкости. Но про потерю энергии («заряда») — ни слова.
anton19286
26.12.2018 20:01Я как-то считал для своего дома сезонный ледяной теплоаккумулятор для работы с тепловым насосом, вышло 200-250 кубов. То есть надо где-то на участке закопать три ЖД цистерны.
manux
26.12.2018 20:01Мне кажется в статье потерялась турбина для выработки электричества, или тепловой насос способен на прямую вырабатывать электричество?
black_semargl
27.12.2018 17:12Не, турбина там штатно уже есть, просто обычно она приводится паром напрямую от солнечной энергии.
Mad__Max
29.12.2018 02:31Есть обратимые тепловые машины. В данном случае турбина и тепловой насос 2в1 в виде тепловой машины, работающей по замкнутому циклу Брайтона.
hippohood
27.12.2018 00:31Таких проектов десятки если не сотни. 25 млн финансирования это очень немного. Расплавы соли используются для аккумуляции энергии более-менее на всех concentrated solar проектах с незапамятных времен. В чем особенность именно этого проекта?
aapazhe
што
tvr
Антифриз солят, чего тут непонятного.