Рост 3D-печатных подводных генераторов энергии

Калифорнийская компания по возобновляемой энергетике Sperra получила финансирование от правительств США и Германии для развития своей технологии подводной гидроаккумулирующей гидроэлектростанции (SPSH), напечатанной на 3D-принтере.

Печатные 3D бетонные сферы компании сидят на морском дне и производят электроэнергию, перегоняя воду для питания турбины. Получившуюся энергию можно хранить под водой вблизи городов и высвобождать при необходимости. Этот процесс не зависит от критически важных материалов аккумуляторов, ограниченных цепями поставок, предлагая установившееся решение для местного производства электроэнергии для прибрежных городов.

Компания Sperra получила грант в размере 4 миллионов долларов от Управления водно-энергетических технологий Министерства энергетики США для демонстрации возможностей процесса SPSH. Он использует капитал для разработки, изготовления и испытания накопителя энергии мощностью 500 кВт/600 кВтч диаметром 10 метров у побережья Южной Калифорнии.

Компания также сотрудничает с Fraunhofer IEE и Pleuger Industries в параллельном проекте разработки насосов и турбин. Эта инициатива недавно получила 3,7 миллиона долларов США (3,4 миллиона евро) от Министерства экономики и климатических мероприятий Германии (BMWK).

По словам Sperra, эти совместные усилия будут способствовать разработке недорогих подводных накопителей энергии для усиления декарбонизации электрической сети. Компания считает, что ее технология SPSH позволит США использовать примерно 75 терават-часов неиспользованного морского энергетического потенциала. Это более чем вдвое больше, чем у береговых альтернатив с замкнутым циклом хранения.

"Этот проект является большим шагом вперед к реализации полного потенциала хранения энергии для декарбонизации нашей электрической сети", - прокомментировал Джейсон Котрелл, генеральный директор Sperra. Подводная гидроаккумулирующая гидроэлектростанция с 3D-печатным бетоном ускорит переход энергии, привлекая местную рабочую силу и используя немедленно доступные материалы.

По словам Sperra, длительное хранение энергии поддерживает более широкую интеграцию возобновляемой энергии в США. Сообщается, что это улучшило надежность сети, локально снабжая энергию по необходимости, уменьшая использование ископаемого топлива во время пикового спроса. SPSH предлагает возможность сохранять устойчиво производимую электроэнергию вблизи крупных прибрежных населенных пунктов.

Эта технология разработана, чтобы обеспечить преимущества традиционной гидроаккумулирующей гидроэнергетики, избегая многих проблем, связанных с наземными системами. Каждая единица имеет подводную мотопомпу, расположенную в трубе. Чтобы генерировать энергию, открывается клапан, позволяющий морской воде протекать через трубу в сферу. Этот поток меняет работу насоса, превращая его в турбину, приводящую в действие двигатель для производства накапливаемой электроэнергии.

Сообщается, что SPSH устраняет потребность в таких критических материалах для аккумуляторов, как литий, часто связанных со сложными проблемами цепи поставок, а также влияют на окружающую и социальную среду. Кроме того, модульные сферы можно напечатать на 3D-принтере вблизи требуемой точки из бетона местного производства. Этот процесс базируется на технологии профессора Горста Шмидта-Бекинга, доктора Герхарда Лютера и Фраунгофера IEE «Сохраняющаяся энергия в море» (StEnSea), разработанной с 2013 по 2017 год.

В рамках проекта, поддерживаемого Министерством энергетики, Sperra будет 3D-печатать крупномасштабные бетонные сферы на своем предприятии в Лонг-Бич, используя бетон местного производства. Как сообщается, это снизит транспортные выбросы и смягчит влияние на окружающую среду таких материалов, как сталь.

Чтобы масштабировать технологию и коммерциализировать SPSH для ветроэнергетики США, Sperra сотрудничает с исследователями, инженерами и участниками цепи поставки энергии. Среди них: WSP США, Университет Пердью, Национальная лаборатория возобновляемой энергии, Pleuger Industries GmbH, Fraunhofer IEE и консультативная группа заинтересованных сторон.

«Гасокаккумулирующие электростанции особенно подходят для хранения электроэнергии от нескольких часов до нескольких дней. Однако потенциал их расширения по всему миру очень ограничен», – объяснил старший менеджер проекта Fraunhofer IEE доктор Бернхард Эрнст.

По словам Эрнста, «перенос принципа их функционирования на морское дно», как сообщается, преодолевает эти проблемы, поскольку «естественные и экологические ограничения там намного ниже». Он добавил, что размещение этих подразделений на дне океана увеличивает возможность их восприятия местным популяцией.

Проект основан на финансировании научно-исследовательских разработок от Калифорнийской программы устойчивого энергетического развития предпринимателей (CalSEED) и Управления энергетических исследований и развития штата Нью-Йорк (NYSERDA).

Заглядывая вперед, Sperra планирует пилотную демонстрацию подключения к сети. Как сообщается, это поможет снизить риск для технологии SPSH и привлекать государственное и частное финансирование для поддержания более широкого развертывания в будущем.