Исследователи из Института изучения электроэнергетики Государственной электросетевой компании провинции Шаньдун и Школы электротехники Шаньдунского университета предложили технологию, способную значительно повысить эффективность использования возобновляемых источников энергии. Для этого они объединили электромобили с новым типом двигателей EHED – электроолефин-водородными электромагнитными установками, которые преобразуют избыточную электроэнергию, вырабатываемую ветряными и солнечными электростанциями, в тепло, водород и олефины – ценное сырьё для химической промышленности.
Исследователи сосредоточились на решении проблемы, хорошо известной в северных регионах Китая. Зимой там длится отопительный сезон, совпадающий с выработкой энергии ветра, в то время как потребление в этот период остаётся относительно низким. В результате значительная часть чистой энергии не используется: только в 2023 году нежелательные выбросы составили 12 млрд кВт·ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 4 млн тонн угля. Это прямые экономические потери и в то же время упущенная возможность сократить выбросы.
Система EHED, разработанная в провинции Шаньдун, работает по тому же принципу, что и электрическая печь, в которой электромагнитный нагрев заменяет традиционное пламя. Легкие углеводороды в такой установке преобразуются в этилен, пропилен и водород, а выделяемое тепло накапливается в резервуарах с расплавленными солями. Общая энергоэффективность превышает 95 %, а с учетом рекуперации тепла установка оказывается примерно на 20 % эффективнее традиционных электрических котлов. Каждый мегаватт-час избыточной энергии позволяет получить 3,2 ГДж тепла и 0,12 кг водорода.
Ключевым дополнением к предлагаемой модели являются электромобили – не как потребители энергии, а как накопители, способные отдавать эту энергию обратно в сеть (модель «от автомобиля к сети»).
Технологию, предложенную китайскими учёными, можно проиллюстрировать на простом примере. Вечером владелец электромобиля подключает его к зарядному устройству, а интеллектуальная система, подключённая к сети и устройствам EHED, анализирует прогноз ветрогенерации и фиксирует избыточную энергию в ночное время. Затем система предлагает владельцу переключить зарядное устройство на ночное время, когда нагрузка на сеть минимальна и можно получить максимум энергии ветра. Утром, когда совокупное потребление растёт, а выработка энергии ветром снижается, система предлагает водителям вернуть в сеть небольшую часть накопленного заряда. В то же время объём такого возврата строго ограничен, чтобы обеспечить достаточный запас хода.
Когда к сети подключается много таких владельцев, электромобили превращаются в распределённую систему накопления энергии, которая снижает утренние пиковые нагрузки и повышает устойчивость сети.
Результаты моделирования подтвердили эффективность такого комплексного подхода: при использовании только электромобилей или только установок с накопителями энергии на основе водорода потери энергии незначительно снижались – примерно до 3 %. Совместное использование этих двух элементов позволило снизить потери до 1,37 %, а совокупные операционные расходы этой энергетической системы сократились на 57 %. Работая как мини-электростанции, электромобили позволили системе не только обходиться без покупки энергии из внешней сети, но даже продавать избыточную энергию во внешнюю сеть. Ценность создавалась не только за счёт электричества: электрохимические генераторы одновременно вырабатывают тепло для сезонного отопления, водород для транспорта и промышленности, а также олефины для химической промышленности.
Теперь учёные предлагают перейти от моделирования к пилотным проектам: внедрить систему EHED в северных регионах с высоким уровнем ветрогенерации и протестировать одновременное управление EHED и электромобилями в муниципальных сетях.
Источник: Ассоциация «Глобальная энергия»
Оцените новость 0 0 0 0 0 0 0
- Ehed
- Электромобили
- Водород
- Тепловыработка
- Олефины
- Интеграциявсеть