"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 интегрировала 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.

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.