Их можно отнести к химическим накопителям энергии. Аккумулирование энергии осуществляется за счет использования внепиковой энергии для производства синтетического топлива (например, водорода путем электролиза), накопления этого топлива и последующего его применения в периоды пика нагрузки для выработки электроэнергии в ТЭ, газовых турбинах или котлах.
Водород можно хранить в баках при высоких давлениях и криогенных температурах в виде жидкости или гидрида металла, например MgH2 или FeTiH2. Эти гидриды при слегка повышенных давлениях абсорбируют большие количества водорода, приближаясь к плотностям жидкого водорода. В период пиков путем понижения давления и повышения температуры гидридов металла высвобождается водород и используется в ТЭ. Преобразователь переменного тока в постоянный, ранее использовавшийся как выпрямитель для электролиза, теперь работает как инвертор и передает накопленную энергию в сеть. Уже созданы небольшие промышленные установки для электролиза, а в течение 5—10 лет будут разработаны установки с КПД, равным 80—85%. Удельная стоимость аккумулирования водорода для крупной установки электролиза оценивается в 65 долл/кВт. Дальнейшее увеличение эффективности требует создания усовершенствованных материалов, способных выдерживать высокие рабочие температуры в течение длительного времени.
Для производства электроэнергии может использоваться модифицированная газовая турбина; в идеальном случае это будет ТЭ новой конструкции, находящийся в стадии разработки. Компания «Юнайтед Эйркрафт Корпорейшн» проводит исследования по применению в энергосистемах ТЭ на основе обычного ископаемого топлива. Компания «Паблик Сервис Электрик энд Гэс Компани» уже имеет работающую опытную установку, на которой демонстрируется принцип водородного аккумулирования энергии. По современным оценкам, стоимость установки для водорода, работающей по схеме электролиз — гидрид— топливный элемент, может составить 300 долл/кВт. Оценка стоимости элементов установки аккумулирования энергии с водородным циклом дана в табл. 2.4.
Вариант установки с водородным циклом имеет наименьшие капиталовложения (225—290 долл/кВт) и наибольший общий КПД цикла заряд — разряд (48—56%).
При разряде в течение 10 ч установки с водородным циклом для сглаживания максимума нагрузки системы имеют следующие характеристики:
Минимальная экономическая энергоемкость —10 МВт-ч
Примерные капиталовложения-300—400 долл/кВт
Вероятный срок службы—20—30 лет
Вероятная удельная емкость—0,5—2,5 кВт-ч/м3
Возможный КПД—40—55%
Вероятный цикл работы—недельный или
суточный
№ | Элемент водородной установки | Капиталовложения при работе в течение 10 ч, долл/кВт | Предполагаемый |
1 | Преобразователь | 25 | 95—97 |
2 | Электролизер Аккумулирование в: | 90—110 | 85—90 |
За | — хранилище гидрида металла | 70—140 | 98 |
36 | — газгольдере на 52,3— 70,3 кг/см2 | 20—35 | 99 |
4а | — водородно-кислородных ТЭ | 120 | 60—65 |
46 | — восстановительных ТЭ водород — воздух | 130 | 50—55 |
4в | — высокотемпературной газовой турбине | 150 | 40—60 |
Вариант установки с водородным циклом 1—2—3б— 4а имеет наименьшие капиталовложения (225—290 долл/ кВт) и наибольший общий КПД цикла заряд — разряд (48—56%). Удельная емкость установки составляет 45 кВт-ч/м3.
Недостатки НЭ, основанных на применении ТЭ,— невысокий КПД, ограниченное время хранения энергии. Поэтому возможности использования их в ЭЭС ограничены.
