«Новая» гидроэнергетика: как аккумулируют энергию без плотин и водохранилищ

Что такое «старая» гидроэнергетика? Это знакомые всем гиганты на Волге, Енисее или Янцзы. В XX веке они были царями и богами. Но их трон шатается. Плотины губят мигрирующую рыбу, водохранилища топят лучшие земли, а гниение органики на дне приводит к выбросам метана — парникового газа. Прогрессивный мир отворачивается от такой модели, хотя кое-где, вроде Китая, их ещё строят. Но будущее — за другим подходом.

По большому счету, в 20 веке львиная доля гидроэнергетики приходилась на равнинные станции. Остальные – горные ГЭС, приливные и прочие – добавляли ничтожную долю.

Именно равнинные электростанции в наши дни вызывают больше всего критики. Из-за плотин, перегородивших реки, вымирают миграционные виды рыб, такие как лосось и осетр. Водохранилища затопляют самые плодородные пойменные земли. А выбросы метана из водохранилищ ставят ГЭС в один ряд по вредности с тепловыми электростанциями.

И хотя их продолжают строить в некоторых странах, включая Китай и Индию, ясно, что дни такой гидроэнергетики сочтены.

Но это не значит, что гидроэнергетике в целом пришел конец. Мысль инженеров повернула в другом направлении.

Гидроаккумуляторы: пять идей для энергии будущего

Солнце и ветер — капризные союзники. То света и дует много, то — тишина. Значит, излишки энергии нужно где-то хранить. И тут на помощь приходит простая, как всё гениальное, идея: накачать воду наверх, когда энергии много, и спустить через турбины, когда её не хватает. Это и есть гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — огромная гравитационная батарея. Но инженерная мысль не остановилась на скучных холмах. Посмотрите, во что она превратила эту концепцию.

Классика: два озера и склон

Самый распространённый сегодня вариант — два искусственных водоёма, один высоко, другой — низко. Нужен серьёзный перепад высот, поэтому ищут подходящие холмы или горы. Японцы пошли дальше и в 1999 году построили первую в мире морскую ГАЭС «Янбару», используя океан в качестве нижнего «озера». Умно, правда?

Существует упрощенный вариант их конструкции, когда в качестве нижнего резервуара используется река, канал или море – первым в мире примером морской ГАЭС стала станция «Янбару» в Японии, построенная в 1999 г.

Энергия из-под земли

Нет холмов? Не беда. Инженеры присматриваются к пустотам, которые оставила после себя добывающая промышленность: старым шахтам и рудникам. Представьте: заброшенная подземная выработка превращается в гигантский резервуар для воды. Расчёты показывают, что эффективность таких систем может быть выше, чем у наземных! Пока таких станций нет, но Австралия, США и Финляндия уже активно прорабатывают идею.

Пока реализованных проектов такого типа в мире не существует, но их разработка ведется в ряде стран, где велась добыча полезных ископаемых – например, в Австралии, США и Финляндии.

Батарея на дне моря

А вот это элегантное решение. Огромные полые сферы, установленные на морском дне. В них закачивают воду, а когда нужно получить энергию — выпускают через турбину. Чем глубже сфера, тем больше давление и тем мощнее «выстрел». Ни холмов не нужно, ни земель не затапливаешь. Красота!

ГАЭС на «тяжёлой» воде

Что, если увеличить КПД, не строя гигантских водохранилищ? Британский проект RheEnergise предлагает вместо обычной воды использовать специальную суспензию, которая в 2,5 раза плотнее. Такая «тяжёлая» жидкость позволяет при том же объёме запасти гораздо больше энергии. Компактно и умно.

Фокус с водородом

Самый изящный, на мой взгляд, концепт. В нижнем резервуаре стоит не насос, а электролизёр. Он разлагает воду на водород и кислород. Лёгкий водород сам поднимается по трубам и запасается. Когда энергия нужна, его сжигают, получая электричество. А побочный продукт горения — вода — снова сбрасывается вниз через турбину, давая ещё один импульс. Два вида генерации в одной системе!

Дальше — больше. Я уверен, что в ближайшие годы мы увидим ещё более смелые и неочевидные проекты. Может, какой-нибудь из них сейчас рождается в вашей голове? В энергетике будущего есть место для каждого.