Зростання 3D-друкованих підводних генераторів енергії

Каліфорнійська компанія з відновлюваної енергетики Sperra отримала фінансування від урядів США та Німеччини для розвитку своєї технології підводної гідроакумулюючої гідроелектростанції (SPSH), надрукованої на 3D-принтері.

Надруковані 3D бетонні сфери компанії сидять на морському дні та виробляють електроенергію, переганяючи воду для живлення турбіни. Отриману енергію можна зберігати під водою поблизу міст і вивільняти за потреби. Цей процес не залежить від критично важливих матеріалів акумуляторів, обмежених ланцюгами поставок, пропонуючи стале рішення для місцевого виробництва електроенергії для прибережних міст.

Компанія Sperra отримала грант у розмірі 4 мільйони доларів від Управління водно-енергетичних технологій Міністерства енергетики США для демонстрації можливостей процесу SPSH. Він використає капітал для розробки, виготовлення та випробування накопичувача енергії потужністю 500 кВт/600 кВт-год діаметром 10 метрів біля узбережжя Південної Каліфорнії.

Компанія також співпрацює з Fraunhofer IEE і Pleuger Industries у паралельному проєкті розробки насосів і турбін. Ця ініціатива нещодавно отримала 3,7 мільйона доларів США (3,4 мільйона євро) від Міністерства економіки та кліматичних заходів Німеччини (BMWK).

За словами Sperra, ці спільні зусилля сприятимуть розробці недорогих підводних накопичувачів енергії для посилення декарбонізації електричної мережі. Компанія вважає, що її технологія SPSH дозволить США використовувати приблизно 75 терават-годин невикористаного морського енергетичного потенціалу. Це більш ніж удвічі більше, ніж у берегових альтернатив із замкнутим циклом зберігання.

«Цей проєкт є великим кроком вперед до реалізації повного потенціалу зберігання енергії для декарбонізації нашої електричної мережі», — прокоментував Джейсон Котрелл, генеральний директор Sperra. «Підводна гідроакумулююча гідроелектростанція з 3D-друкованим бетоном прискорить перехід енергії, залучаючи місцеву робочу силу та використовуючи негайно доступні матеріали».

За словами Sperra, довготривале зберігання енергії підтримує ширшу інтеграцію відновлюваної енергії в США. Повідомляється, що це покращило надійність мережі, локально постачаючи енергію за потребою, зменшуючи використання викопного палива під час пікового попиту. SPSH пропонує можливість зберігати стійко вироблену електроенергію поблизу великих прибережних населених пунктів.

Ця технологія розроблена, щоб забезпечити переваги традиційної гідроакумулюючої гідроенергетики, уникаючи багатьох проблем, пов’язаних із наземними системами. Кожна одиниця має підводну мотопомпу, розміщену в трубі. Щоб генерувати енергію, відкривається клапан, який дозволяє морській воді протікати через трубу в сферу. Цей потік змінює роботу насоса, перетворюючи його на турбіну, яка приводить в дію двигун для виробництва накопичуваної електроенергії.

Повідомляється, що SPSH усуває потребу в таких критичних матеріалах для акумуляторів, як літій, які часто пов’язані зі складними проблемами ланцюга поставок, а також впливають на навколишнє та соціальне середовище. Крім того, модульні сфери можна надрукувати на 3D-принтері поблизу необхідної точки з бетону місцевого виробництва. Цей процес базується на технології професора Горста Шмідта-Бьокінга, доктора Герхарда Лютера та Фраунгофера IEE «Зберігається енергія в морі» (StEnSea), розробленої з 2013 по 2017 рік.

У рамках проєкту, який підтримується Міністерством енергетики, Sperra буде 3D-друкувати великомасштабні бетонні сфери на своєму підприємстві в Лонг-Біч, використовуючи бетон місцевого виробництва. Як повідомляється, це зменшить транспортні викиди та пом’якшить вплив на навколишнє середовище таких матеріалів, як сталь.

Щоб масштабувати свою технологію та комерціалізувати SPSH для вітроенергетики США, Sperra співпрацює з дослідниками, інженерами та учасниками ланцюга постачання енергії. Серед них WSP США, Університет Пердью, Національна лабораторія відновлюваної енергії, Pleuger Industries GmbH, Fraunhofer IEE та консультативна група зацікавлених сторін.

«Гасоакумулюючі електростанції особливо підходять для зберігання електроенергії від кількох годин до кількох днів. Однак потенціал їхнього розширення в усьому світі дуже обмежений», – пояснив старший менеджер проєкту Fraunhofer IEE доктор Бернхард Ернст.

За словами Ернста, «перенесення принципу їх функціонування на морське дно», як повідомляється, долає ці проблеми, оскільки «природні та екологічні обмеження там набагато нижчі». Він додав, що розміщення цих підрозділів на дні океану підвищує ймовірність їх сприйняття місцевим населенням.

Проєкт ґрунтується на фінансуванні науково-дослідних розробок від Каліфорнійської програми сталого енергетичного розвитку підприємців (CalSEED) та Управління енергетичних досліджень і розвитку штату Нью-Йорк (NYSERDA).

Заглядаючи наперед, Sperra планує пілотну демонстрацію підключення до мережі. Як повідомляється, це допоможе знизити ризик для технології SPSH і залучати державне та приватне фінансування для підтримки ширшого розгортання в майбутньому.