Возобновляемые источники энергии играют центральную роль в энергетическом переходе к более экологически устойчивому будущему. Однако, поскольку такие источники, как солнечный свет и ветер, по своей природе изменчивы и непостоянны, решающее значение имеет поиск доступных и эффективных способов хранения энергии. Хотя существует множество эффективных решений для ежедневного хранения энергии, наиболее распространенным из которых являются батареи, экономически эффективного долгосрочного решения все еще не существует.

В новом исследовании Международного института прикладного системного анализа (IIASA) специалисты разработали новый способ хранения энергии путем транспортировки песка в заброшенные подземные шахты. Новая технология, названная подземным гравитационным накопителем энергии (UGES), предлагает эффективное решение для долгосрочного хранения энергии, использующее при этом заброшенные шахты, число которых во всем мире, вероятно, исчисляется миллионами.

UGES генерирует электроэнергию, просто спуская песок в подземную шахту и преобразуя потенциальную энергию песка в электричество с помощью рекуперативного торможения, а затем поднимая песок из шахты в верхний резервуар с помощью электродвигателей для хранения энергии. Основными компонентами UGES являются шахта, двигатель/генератор, верхний и нижний накопители и горное оборудование. Чем глубже и шире шахтный ствол, тем больше энергии можно извлечь из станции, а чем больше шахта, тем выше емкость энергонакопителя.

Когда шахта закрывается, тысячи работников увольняются. В результате страдают общины, экономика которых зависит только от шахты. UGES сохранит несколько рабочих мест, поскольку шахта будет предоставлять услуги по хранению энергии после прекращения основной работы, — говорит Джулиан Хант, научный сотрудник программы IIASA по энергетике, климату и окружающей среде и ведущий автор исследования.

Шахты уже имеют базовую инфраструктуру и подключены к электросети, что значительно снижает стоимость и облегчает внедрение установок UGES.

Другие методы хранения энергии, например, аккумуляторы, теряют энергию в результате саморазряда в течение длительного времени. Накопителем энергии в УГЭС является песок, то есть энергия не теряется в результате саморазряда, что позволяет хранить энергию в течение сверхдолгого времени — от нескольких недель до нескольких лет.

Инвестиционные затраты UGES составляют от 1 до 10 долларов США/кВтч, а стоимость мощности — 2.000 долларов США/кВт. По предварительным оценкам, глобальный потенциал технологии составляет от 7 до 70 ТВтч, причем большая часть этого потенциала сосредоточена в Китае, Индии, России и США.

Для декарбонизации экономики нам необходимо переосмыслить энергетическую систему на основе инновационных решений с использованием существующих ресурсов.

Превращение заброшенных шахт в накопители энергии — один из примеров решений, которые существуют вокруг нас, и нам нужно только пересмотреть способ их применения, — заключает Бехнам Закери, соавтор исследования и научный сотрудник программы IIASA по энергетике, климату и окружающей среде.