Полагаю, каждому из нас хорошо знаком принцип работы гидроэлектростанции, когда текущая вниз вода вращает лопасти турбин, вырабатывая электрический ток. Для накопления этой природной энергии возле плотин устраиваются искусственные запруды в виде огромных водохранилищ. Всё это прекрасно известно, а само использование энергетического потенциала рек для получения электричества давным-давно освоено.
А можно ли для таких целей использовать не энергию текущей вниз воды, а энергию сжатого воздуха, специально накапливая его под давлением в особых резервуарах? Полагаю, что еще лет двадцать-тридцать назад идея такой вот «пневматической» электростанции вызвала бы у обычного человека смех или недоумение. Однако в наше время работа в этом направлении идет полным ходом, причем, достаточно успешно. Электростанции, работающие на сжатом воздухе, действительно, существуют. Мало того, постоянно совершенствуются.
Надо сказать, что сообщения о китайских «пневматических» электростанциях приходили и раньше. Так, в январе 2025 года аналогичная электростанция мощностью 300 МВт была запущена в провинции Хубэй. Похожие объекты мощностью 100 МВт запускались и в 2022 году. На данный момент эксплуатируется не менее пяти таких объектов, другие находятся на стадии строительства и проектирования.
Примечательно, что эта тема достаточно хорошо освещается в зарубежной прессе, поэтому нельзя сказать, что мы до последнего времени были о ней совершенно не в курсе. Правда, в нашей стране широкая аудитория пока что плохо информирована о данном направлении, поэтому некоторые принципы и технические детали могут вызывать недоуменные вопросы: какой практический смысл в создании таких объектов, куда помещается сжатый воздух и главное - почему именно Китай так далеко продвинулся на этом пути?
Нетрудно догадаться, что создание подобных «экзотических» (пока еще) систем как-то связано с низкоуглеродной энергетикой будущего. Напомним, что Китай не отказывается от реализации «зеленой» повестки, однако, в отличие от европейцев, реализует ее более грамотно, используя весь спектр технических возможностей. В Китае (о чем мы неоднократно писали) строится огромное количество ветряков, солнечных электростанций и гидроэлектростанций (то есть объектов ВИЭ), вполне себе мирно уживающихся с энергетическими объектами, работающими на ископаемом топливе (в том числе – на угле). Отмети, что Китай хорошо продвинулся и в создании суперсовременного сетевого хозяйства, что позволяет очень эффективно осуществлять перетоки электричества на большие расстояния, выстраивая необходимый баланс в масштабе единой энергосети. Таким путем можно заметно сгладить прерывистость работы тех же ветряков и СЭС (что является сейчас для Европы ключевой проблемой). То есть в определенные часы вся избыточная энергия оперативно перетекает туда, где ее недостаточно.
Однако оперативными перетоками проблема полностью не решается, и актуальным остается вопрос накопления избыточной электроэнергии, которую можно использовать тогда, когда в ней возникает потребность (например, во время скачка пиковых нагрузок). В условиях, когда у вас настроено огромное количество ветряков и СЭС, этот вопрос никуда не исчезнет. Если случается так, что объекты ВИЭ в удачные дни слишком сильно «молотят», то избыточную энергию в любом случае имеет смысл как-то накапливать.
Как мы знаем, вопрос накопления энергии решается разными путями. Наиболее известный – использование литий-ионных аккумуляторов. Лет десять назад, когда бурно обсуждалась тема «литиевой революции», использование таких хранилищ воспринималось как наиболее прогрессивное решение. Многие страны, где бурно развивались технологии ВИЭ, пытались решить проблему именно таким путем. Китай в этом отношении также не является исключением, хорошо освоив «литиевую» тему. Но только литий-ионными хранилищами дело здесь не ограничилось.
Другим, не менее «модным», способом хранения энергии было создание «зеленого» водорода, полученного из воды методом электролиза за счет «лишней» энергии от ветряков или солнечных панелей. Этот водород также предлагалось запасать в хранилищах, используя затем в качестве «чистой» альтернативы природному газу.
Но есть еще третий способ хранения энергии. Речь как раз идет о сжатом воздухе. По сути, когда мы говорим о «пневматических» электростанциях, то здесь во главу угла ставится сама система хранения сжатого воздуха, которая и определяет основные параметры энергетического объекта – мощность, объемы выработки электричества, продолжительность работы одного цикла, общее количество таких циклов, рассчитанных на период эксплуатации, скорость закачки воздуха в хранилище и т.д.
Интересно, что в 2023 году китайские ученые опубликовали развернутое исследование по данной технологии. К тому времени в Китае уже был накоплен определенный опыт эксплуатации таких объектов, оценены все плюсы и минусы и намечены дальнейшие пути совершенствования технологии. Как пишут авторы, наилучшими природными резервуарами для хранения энергии сжатого воздуха являются подземные соляные каверны (пещеры), расположенные на глубине от 500 до 1000 метров. Они отличаются большой вместимостью, герметичностью и способностью выдерживать высокие давления. К тому же они, считают ученые, вполне безопасны и надежны.
Причем, соляные каверны можно использовать для хранения различных видов энергии. К примеру, в США и Великобритании их намеревались использовать для длительного хранения водорода. По крайней мере, существующий опыт показывал, что такое вполне возможно. Такие же планы разрабатывались в Германии, Канаде, Польше, Турции и Дании. Китай, со своей стороны, отставал от перечисленных стран по технологиям хранения водорода и не имел в этой области серьезного опыта. Но, с другой стороны, было понятно, что производство и хранение водорода сопряжено с очень высокими затратами, в то время как сам газ подвержен утечкам и взрывам.
В этой связи был предложен альтернативный вариант, связанный с хранением сжатого воздуха. Исследования в этой области начались относительно недавно. И как видим, Китай серьезно продвинулся на этом направлении. Уже в мае 2022 года была запущена первая в мире коммерческая электростанция данного типа. Причем важно здесь то, что она не является вспомогательной, то есть используется по прямому назначению – для снабжения электроэнергией конечных потребителей.
На сегодняшний день, отмечают авторы исследования, Китай добился значительного прогресса в области хранения энергии в соляных пещерах. А учитывая то обстоятельство, что в стране достаточно много соляных шахт, данное направление обладает достаточными ресурсами для своего дальнейшего развития. В случае необходимости для этих целей можно будет переоборудовать хранилища природного газа.
Еще раз напомним, что внедрение технологий хранения энергии сжатого воздуха осуществляется в рамках реализации проектов по возобновляемой энергетике. Согласно официальным планам китайского руководства, к 2030 году доля ВИЭ в энергобалансе страны должна составить 33 процента. В этой связи указанная технология будет играть ключевую роль в деле повышения управляемости и гибкости будущей энергосистемы. По этой причине руководство КНР включило данную технологию в национальный пятилетний план, который предусматривает серьезную поддержку исследований в этом направлении.
Стоит отметить, что системы на сжатом воздухе уже сейчас показывают просто фантастический КПД – до 72 процентов. Работающие на этом принципе электростанции не только сглаживают пиковые нагрузки (для чего они предназначены в первую очередь), но также дают ощутимую экономию традиционных топливных ресурсов. Создавая такие объекты, Китай способен серьезно сэкономить на угле, что является дополнительным вкладом в снижение углеродных выбросов. Выражаясь по-простому, развивая столь «экзотические» (для нас) вещи, Китай наглядно демонстрирует вполне здоровый вариант «зеленого» энергетического перехода.
Андрей Колосов
Изображение сгенерировано нейросетью
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии