Немає майбутнього енергетики в німецькій глибині океану.
Майбутнє енергетики: Німецькі вчені розробили підводні бетонні сфери для зберігання електроенергії
На глибині 500 метрів під Тихим океаном, поблизу узбережжя Лос-Анджелеса, незабаром з'явиться порожниста бетонна сфера розміром з невеликий будинок. Ця інноваційна конструкція є прототипом нового типу гідроелектростанції, що обіцяє революціонізувати зберігання енергії.
Принцип її роботи простий, але ефективний: коли енергосистемі потрібна електроенергія, спеціальний клапан відкривається, дозволяючи морській воді заповнити порожнину сфери. Потік води обертає турбіну, генеруючи електрику. І навпаки, коли є надлишок електроенергії, вода відкачується назад зі сфери, готуючи її до наступного циклу виробництва.
Цей амбітний проєкт, відомий як StEnSea (Stored Energy in the Sea), розроблено в німецькому Інституті енергетичної економіки та енергетичних систем імені Фраунгофера. Повномасштабні випробування системи заплановано на кінець 2026 року.
За оцінками Інституту, впровадження цієї технології у відповідних прибережних регіонах по всьому світу може забезпечити колосальну глобальну ємність зберігання енергії – до 817 000 гігават-годин. Для порівняння, сукупна ємність усіх наземних гідроакумулюючих електростанцій Німеччини становить менше ніж 40 гігават-годин.
Концепція StEnSea вже пройшла успішну експериментальну перевірку. Інститут провів випробування з триметровою сферою в озері Констанц, розташованому на кордоні Німеччини, Австрії та Швейцарії. Цей невеликий експеримент підтвердив базову працездатність механізму. Однак залишається відкритим питання, наскільки ефективно та довговічно система працюватиме в реальних умовах відкритого моря, на великих глибинах та у великих масштабах.
Принцип роботи StEnSea: Гідроакумуляція на дні океану
Фізичні принципи, що лежать в основі StEnSea, базуються на перевіреній технології гідроакумулюючих електростанцій, яку енергомережі використовують десятиліттями. Традиційні ГАЕС перекачують воду вгору на висоту, коли електроенергія дешева, а потім скидають її через турбіни, коли попит зростає. StEnSea застосовує ту ж логіку, але під водою, замінюючи "гору" тиском океану.
Порожня сфера на морському дні є "зарядженою" одиницею. При потребі у виробництві електроенергії відкривається вентиль, і морська вода під тиском приблизно 60 атмосфер (що відповідає вазі 600 метрів води над нею) спрямовується через трубу. Ця потужна сила приводить у рух насос-турбіну, яка обертає генератор. Вироблена електроенергія потім передається по кабелю до берегової мережі або до прилеглої морської вітроенергетичної платформи. Для "підзарядки" (зберігання енергії) насос-турбіна змінює напрямок обертання і виштовхує воду зі сфери назад проти того ж тиску. Цей цикл може працювати безперервно.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) повного циклу заряджання-розряджання становить від 75 до 80 відсотків. Це дещо нижче, ніж у традиційних гідроакумулюючих електростанцій, але цілком відповідає діапазону ефективності інших технологій довготривалого зберігання енергії.
Доктор Бернхард Ернст, старший керівник проєкту, підкреслює, що гідроакумулюючі електростанції ідеально підходять для зберігання електроенергії протягом декількох годин або днів. Однак у світі існує обмежена кількість місць, придатних для будівництва наземних ГАЕС. Саме тому розробники прагнуть перенести цю технологію на дно океану, де природні та екологічні обмеження значно менші.
Інженери Інституту обрали цільову глибину від 600 до 800 метрів, що є оптимальним з практичної точки зору. Тиск на таких глибинах достатньо високий для ефективного зберігання енергії, а стандартні занурювальні насоси надійно працюють у цих умовах. Для будівництва стін сфер достатньо звичайного конструкційного бетону, без необхідності використання спеціалізованих глибоководних сумішей. Завдяки географічним інформаційним системам (ГІС), вже визначено перспективні місця для впровадження технології StEnSea біля берегів Норвегії, Португалії, Бразилії, Японії та обох узбереж США. Крім того, затоплені кар'єри та глибокі природні озера також можуть стати місцями застосування цієї технології, розширюючи її потенціал далеко вглиб континентів.
