"Многогранный гибрид": в Испании придумали, как заметно сэкономить на энергетике

Об этом сообщает interestingengineering.com.

Испанская инновация объединяет фотоэлектрические панели, литий-ионные аккумуляторы, тепловые батареи и тепловые насосы. Кроме сокращения стоимости солнечной энергии на 7%, она еще и заметно увеличивает собственное потребление солнечной энергии – до 20%.

С помощью этой разработки исследователи попытались решить проблему высоких капитальных затрат и ограниченной емкости литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, которые представляют собой серьезную проблему при хранении солнечной энергии.

Литий-ионные аккумуляторы могут обеспечивать быстрые всплески мощности, но их высокая стоимость ограничивает масштабируемость и снижает собственное потребление солнечной энергии. По мнению команды, эту проблему можно решить с помощью тепловых аккумуляторов.

Солнечные технологии нового поколения

Специалисты интегрировали в систему тепловые батареи, которые преобразуют электричество в тепло, хранят его, а затем при необходимости снова преобразуют в электроэнергию.

Эти устройства оказались значительно дешевле в расчете на киловатт-час хранения, чем литий-ионные батареи. К тому же, у них есть и еще одно преимущество – отработанное тепло, выделяемое при преобразовании энергии, можно повторно использовать для отопления зданий.

Используя такие инструменты моделирования, как PVSyst и EnergyPlus, исследователи смоделировали полностью электрифицированное здание в Мадриде, включающее фотоэлектрические панели, литий-ионные аккумуляторы, тепловые блоки (PHPS), тепловые насосы и низкотемпературные накопители энергии (LTES).

Они сравнили эту гибридную систему LP с более традиционной установкой, которая использовала исключительно фотоэлектрические системы и литий-ионные аккумуляторы, называемой системой L.

Согласно исследованию, гибридная система с тепловым насосом продемонстрировала впечатляющие результаты, достигнув приведенной стоимости энергии в 86 долларов за мегаватт-час. Для сравнения: установка, работающая только на литии, за мегаватт-час даёт показатели 87 долларов.

К тому же, гибридная конфигурация обеспечила существенное увеличение собственного потребления фотоэлектрических систем, то есть количества солнечной энергии, используемой непосредственно зданием, а не экспортируемой в сеть.

Уровень собственного потребления PV достиг 68,3% в гибридной системе с тепловым насосом и лишь 68,1% в версии только на литии. При использовании электрического нагревателя собственное потребление возросло до 79,5% в гибридной установке по сравнению с 68,6% в обычной системе.

Гибкий контроль энергопотребления

В то время как литий-ионные батареи лучше всего подходят для мощных кратковременных потребностей, например, для покрытия вечерних пиковых нагрузок, системы PHPS отлично справляются с обеспечением стабильной мощности базовой нагрузки в течение более длительных периодов. Эта дополнительная функциональность обеспечивает более гибкое и эффективное управление энергией.

По словам исследователей, низкая стоимость системы PHPS на единицу мощности и потребляемой мощности делает ее идеальной для хранения больших излишков солнечной энергии в часы пикового производства, которые затем могут быть использованы и для отопления, и для электроснабжения. При этом литий-ионная батарея лучше подходит для ситуаций быстрого реагирования.

Так как все больше домов и предприятий стремятся перейти на полностью электрическую систему, такие гибридные системы хранения могут стать нормой, предлагая путь к снижению затрат на электроэнергию и более эффективному использованию возобновляемой энергии.

Ранее Фокус писал, что исследователи из Сингапура нашли способ получать электричество из дождевой воды. Они смогли сгенерировать электричество, просто направляя капли определенным образом.

Также стало известно, что ветряные турбины можно существенно улучшить благодаря новым технологиям. Пока что ветровая энергетика уступает солнечной по эффективности и популярности, но раскрытие нового потенциала турбин может со временем изменить ситуацию.