Эффективность хранения энергии в CO2 повысили в 120 раз благодаря новой технологии

В Китае успешно введена в эксплуатацию и подключена к генерации первая в мире установка накопления энергии на основе полностью жидкого диоксида углерода мегаваттного класса. Событие произошло 29 декабря и ознаменовало переход технологии от лабораторных исследований к этапу инженерного применения и масштабной проверки. Головным разработчиком проекта выступила компания China Energy Engineering Corporation Huadian Huayuan при участии China Aero Engine Chengdu Engine, Тяньцзиньского университета и Юго–Восточного университета.

Технология накопления энергии на диоксиде углерода представляет собой метод длительного физического хранения энергии, использующий сжатый газ в замкнутом контуре. Ключевыми преимуществами системы являются высокая эффективность, длительный срок службы, безопасность эксплуатации и гибкость в выборе площадки для размещения. Подобные комплексы могут быть глубоко интегрированы с объектами генерации на базе ВИЭ, промышленными энергосистемами, а также использоваться для регулирования пиковых нагрузок и частоты в электросетях.

В отличие от традиционных систем накопления на сжатом CO₂, которые используют комбинацию газообразного состояния низкого давления и жидкого состояния высокого давления, новая установка полностью переведена на жидкий формат хранения. Классические подходы характеризуются низкой плотностью запасаемой энергии и требуют значительных площадей для резервуаров. Переход на полностью жидкую форму позволил увеличить общую плотность хранения энергии примерно в 120 раз при сохранении показателей эффективности цикла заряд–разряд. Площадь, занимаемая блоком хранения рабочего тела, составляет всего около 1% от площади, необходимой для традиционных решений.

В ходе реализации проекта, который являлся частью ключевой программы технологических разработок China Energy Engineering, инженерная группа решила ряд сложных технических задач. Была внедрена технология каскадной динамической утилизации холода при дросселировании низкотемпературного CO₂ низкого давления. Специалисты создали устройство накопления холода на основе композитного твердого льда с высокой теплопроводностью, работающее при температуре -50 °C. Это позволило достичь коэффициента возврата холода при сжижении диоксида углерода более 95%.

Для обеспечения работы системы была разработана адаптивная компрессионно–расширительная система, способная стабильно функционировать в широком диапазоне режимов сверхкритического цикла. Кроме того, инженеры внедрили новые материалы на основе расплавов солей с низкой температурой плавления (80 °C) и высокой температурой разложения (свыше 620 °C). Эти материалы эффективно заменили традиционные высокотемпературные теплоносители, такие как термомасла, что значительно повысило плотность теплоаккумуляции и эффективность теплообмена, снизив потери при рекуперации тепла. В дальнейшем команда проекта намерена сосредоточиться на совершенствовании ключевых технологий и продвижении крупномасштабного коммерческого использования таких накопителей.