Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Технологии

Американцы хотят использовать вагоны как накопитель энергии
Американцы хотят использовать вагоны как накопитель энергии
Vimeo

Железная дорога как энергохранилище

Американцы хотят использовать железнодорожные вагоны как накопители энергии

Павел Котляр

В США нашли необычное применение железным дорогам. Загоняя тяжелые вагоны на гору, ученые хотят запасать излишки солнечной и ветряной энергии.

Перед США как одним из мировых лидеров в использовании альтернативных источников энергии вскоре может встать новая проблема. Ученым предстоит придумать, как сохранять излишки энергии, когда светит солнце и дует ветер, чтобы использовать ее ночью или в безветренную погоду.

В США лидером по производству солнечной энергии является Калифорния. Именно поэтому в декабре 2013 года комиссия штата по вопросам энергетики постановила приобрести к концу 2014 года огромные электрические аккумуляторы мощностью 200 МВт,

а к 2020 году их мощность должна составить 1,325 ГВт.

Установка таких батарей размером с 18-колесный грузовик должна решить проблему выравнивания энергопотребления в часы пик и ночью. Однако химические аккумуляторы имеют свои недостатки: подобные батареи будут стоить миллиарды долларов, да и рассчитаны они на ограниченное количество циклов зарядки-разрядки.

Проблема сохранения излишков энергии не нова. Распространенным способом ее решения является строительство гидроаккумулирующих электростанций, одна из которых, Загорская ГАЭС, находится в Подмосковье.

Используя излишки электроэнергии, ее турбины закачивают воду в верхний бассейн в часы низкого энергопотребления и спускают воду, отдавая энергию в сеть в часы пик.

Простой, но оригинальный способ накопления энергии предложила калифорнийская компания Advanced Rail Energy Storage (ARES). Используя аналогичный ГАЭС принцип, ученые намерены утилизировать излишки электроэнергии не при помощи воды, а при помощи железнодорожных вагонов.

Идея проста: в то время, когда солнечные батареи и ветряки производят достаточно много энергии, специальные тяжелые вагоны при помощи электромоторов загоняются на гору. Ночью и вечером, когда источников энергии недостаточно для обеспечения потребителей, вагоны спускаются вниз,

и моторы, работающие как генераторы, возвращают накопленную энергию обратно в сеть.

«Идея была такова: как можно передвигать массу при помощи гравитации? — пояснил руководитель ARES Джеймс Келли. — Это привело нас к технологии столетней давности – электрической железной дороге, к которой мы добавили современную цифровую систему управления, чтобы автоматизировать работу дороги».

В настоящее время инженеры создали рабочий прототип такой дороги в горах Тахачапи. Подобные системы способны запасать гораздо больше энергии, чем химические аккумуляторы и механические маховики, а их строительство обходится в два раза дешевле, чем строительство ГАЭС. Инженеры ARES предлагают массовое строительство таких объектов, способных давать 3 ГВт мощности и запасать до 24 ГВтч.

Для этого требуется главное — оборудованные железной дорогой длинные пологие склоны.

«Мы не используем воду, не используем топливо, не производим выбросы, не используем опасные и загрязняющие вещества», — говорит Келли.

Масштабируя существующий проект, ученые планируют построить опытную накопительную систему с несколькими путями длиной до 12 км. Используя излишки энергии, локомотивы будут поднимать груз камней и цемента весом 230 тонн на гору и спускаться вниз за новым составом. Главным преимуществом подобной системы является высокий КПД превращения электрической энергии в потенциальную энергию вагонов и наоборот.

По словам создателей, в настоящее время этот показатель составляет 85%, при этом по мере совершенствования системы его можно увеличить.

Эксперименты показали, что для строительства подобных систем идеально подходят пологие склоны с уклоном 6–8%, по которым вагоны катятся с постоянной скоростью до 30 км/ч. Штат Невада с его холмистым ландшафтом и другие подобные места в мире идеально подходит для устройства таких конструкций. Посмотреть ролик с действующим макетом железной дороги можно на сайте компании.