Хранение энергии может стать громом среди ясного неба для рынка газа. Хранение энергии
Дешевое хранение энергии
Мнения
Юлия Макарова
Помолимся, земляне!
И пусть ссаные коты побегают
Когда исландский вулкан с длинным названием заваливал Европу пеплом, американцы сочувственно качали головой и тихо думали: «Слава Богу, это не у нас». Когда началась эта параша (вполне подходящий русский аналог «токсичного супа») в Мексиканском заливе, сочувственно кивать стали уже европейцы, тихо думая: «Ну вот, и вам досталось». Но постепенно стало понятно, что даже отнесённость экологической катастрофы в другое полушарие не спасает от её последствий.
Календарь
Олег Давыдов
Колесо Екатерины
Ток страданий, текущий сквозь время
7 декабря православная церковь отмечает день памяти великомученицы Екатерины Александрийской. Эта святая считалась на Руси покровительницей свадеб и беременных женщин. В её день девушки гадали о суженом, а парни устраивали гонки на санках (и потому Екатерину называли Санницей). В общем, это был один из самых весёлых праздников в году. Однако в истории Екатерины нет ничего весёлого.
Ив Фэрбенкс
Нельсон Мандела, 1918-2013
5 декабря 2013 года в Йоханнесбурге в возрасте 95 лет скончался Нельсон Мандела. Когда он болел, Ив Фэрбенкс написала эту статью о его жизни и наследии
Достижения Нельсона Ролилахлы Манделы, первого избранного демократическим путем президента Южной Африки, поставили его в один ряд с такими людьми, как Джордж Вашингтон и Авраам Линкольн, и ввели в пантеон редких личностей, которые своей глубокой проницательностью и четким видением будущего преобразовывали целые страны. Брошенный на 27 лет за решетку белым меньшинством ЮАР, Мандела в 1990 году вышел из заточения, готовый простить своих угнетателей и применить свою власть не для мщения, а для создания новой страны, основанной на расовом примирении.
Молот ведьм. Существует ли колдовство?
5 декабря 1484 года началась охота на ведьм
5 декабря 1484 года была издана знаменитая «ведовская булла» папы Иннокентия VIII — Summis desiderantes. С этого дня святая инквизиция, до сих пор увлечённо следившая за чистотой христианской веры и соблюдением догматов, взялась за то, чтобы уничтожить всех ведьм и вообще задушить колдовство. А в 1486 году свет увидела книга «Молот ведьм». И вскоре обогнала по тиражам даже Библию.
Александр Головков
Царствование несбывшихся надежд
190 лет назад, 1 декабря 1825 года, умер император Александра I, правивший Россией с 1801 по 1825 год
Александр I стал первым и последним правителем России, обходившимся без органов, охраняющих государственную безопасность методами тайного сыска. Четверть века так прожили, и государство не погибло. Кроме того, он вплотную подошёл к черте, за которой страна могла бы избавиться от рабства. А также, одержав победу над Наполеоном, возглавил коалицию европейских монархов.
Интервью
www.chaskor.ru
Хранение энергии может стать громом среди ясного неба для рынка газа
Хранение энергии может использоваться для решения проблемы непостоянности возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, и стать потенциальным конкурентом газу, который сейчас обычно используется для балансировки нагрузок на сеть во время среднего и пикового спроса на электроэнергию. Распространение схемы поставок «газ-к-электростанции» привело к росту спроса на сжиженный природный газ (СПГ), особенно в таких странах, как Великобритания, где непостоянные возобновляемые источники энергии занимают значительное место в энергобалансе.
Индустрия хранения энергии пока еще находится на ранних стадиях развития, но уже показывает быстрый рост. Bloomberg New Energy Finance (BNEF) предсказывает, что инвестиции в хранение энергии превысят 8 млрд. долларов к 2024 году, что в шесть раз больше, чем на настоящее время. BNEF прогнозирует, что Япония, Индия, США, Китай и Европа займут 71% мирового объема хранения энергии в 2024 году. Ассоциация хранения энергии (Energy Storage Association) предсказывает, что объем хранения в электросети США увеличится в 10 раз к концу десятилетия.
Хранение может осуществляться несколькими способами: наиболее распространено гидроаккумулирование, при котором вода закачивается вверх за плотину, а потом по необходимости спускается, приводя во вращение производящие электроэнергию турбины.
Наиболее известны широкой публике, однако, высокообъемные химические накопители — включая такие батареи, как Powerwall, представленные в прошлом году предпринимателем Элоном Маском. Powerwall — это перезаряжающийся литий-ионный аккумулятор для домохозяйств, но компания Маска Тесла также разработала PowerPack — аккумулятор запасом 100 кВт/час, который может поставлять столько же энергии, что и маленькая электростанция. Тесла строит завод, который назвали Gigafactory — на площади в 1.300 гектаров в пустыне в штате Невада рядом с городом Рино, — который, начиная с 2018 года, будет производить литий-ионные аккумуляторы мощностью в 35 гигаватт-часов в год для новых электромобилей. Проект стоимостью 2 млрд долларов планирует производить аккумуляторы, достаточные для 500,000 электрических автомобилей в год.
Другие технологии накопления энергии используют сжатый воздух или маховики для поставки электроэнергии в периоды, когда генерация из непостоянных источников падает. Аккумуляторы тепловой энергии, использующие концентрированную энергию солнца, также используются в районах с подходящим климатом. Все эти варианты технически возможны, но их главный недостаток в том, что они слишком затратны по сравнению с обычной генерацией.
Накопление энергии может происходить в части цепочки поставок, относящейся к генерации или транспортировке — что на жаргоне называется «перед счетчиком», или в месте окончательного потребления — например, у клиента поставщика электричества или в корпорациях с собственными солнечными панелями, то есть «за счетчиком».
Инвестиции по всей цепочке поставок
Инвестиции в накопление энергии могут быть произведены в любом месте по всей цепочке поставок, от генерации до конечного потребителя. Производители электроэнергии планируют использовать накопление энергии для поддержания баланса системы, быстро переходя на аккумуляторы в период низкой выработки возобновляемой электроэнергии. Потребители будут использовать хранилища энергии в распределенной системе электроэнергии для того, чтобы обеспечить стабильную поставку электроэнергии на свои объекты.
В комбинации с системами управления спросом и «умными сетями», которые позволяют снижать пиковую нагрузку на электросети за счет снижения поставок тем потребителям, которым в данный момент электроэнергия не нужна, накопление энергии может значительно изменить модель спроса на обычные виды топлива со стороны электроэнергетики. Это может заметно повлиять на динамику спроса на поставки «газ-к-электростанции» даже в те периоды, когда цены на газ будут оставаться низкими.
В прошлом месяце на конкурсе, объявленном сетевой компанией Нейшнл Грид на поставку 200 мегаватт мощности для балансировки нагрузки британской электросети, доминировали проекты накопителей, связанных с непостоянными источниками энергии, такими, как ветер. Сухопутный комплекс ветрогенерации Пен-и-Камайд (Pen y Cymoedd) в Уэльсе, который планируется завершить в 2017 году, будет включать в себя аккумулятор, способный поставлять 22 мегаватта электроэнергии в тот момент, когда в ней будет нуждаться Нейшнл Грид. Такая же схема может быть использована во время проектирования новых установок ветрогенерации.
Накопление энергии уже имеет место и в США, почти исключительно в форме гидроэлектрических систем закачки. Установленная на настоящее время мощность в 21 гигаватт представляет собой лишь 2% от пиковой нагрузки, но быстрый рост использования энергии ветра и солнца в таких штатах, как Калифорния, приводит к необходимости экспансии накопления энергии. По оценкам Комиссии по энергии Калифорнии, производство электроэнергии за счет ветра увеличилось в два раза между 2010 и 2015 годами, достигнув 8,2% в энергобалансе штата, в то время как солнечная генерация выросла от практически нуля до 6% за тот же самый период.
Расходы будут иметь решающее значение
Насколько эта отрасль вырастет, будет зависеть в основном от эволюции затрат. Институт исследований электрической энергии (Electric Power Research Institute, EPRI) прогнозирует, что к 2020 году стоимость производства литий-ионных батарей уменьшится вчетверо по сравнению с сегодняшним днем. EPRI опубликовала компьютерную симуляцию, которая, по их словам, предоставляет надежное основание для оценки подходящих мест для хранилищ энергии в национальной энергосети. EPRI использовало эту программу для моделирования жизнеспособности систем накопления энергии для Калифорнийской государственной комиссии по коммунальным услугам.
Другие исследования показали, что накопление энергии остается значительно более затратным методом балансировки непостоянных источников электроэнергии по сравнению с газом. В ноябре 2015 года инвестиционный банк Lazard опубликовал исследование, в котором провел сравнение затрат (приведенных к общей основе) между литий-ионными батареями и обычной генерацией (на основе мазута и газа) для целей управления пиковыми нагрузками. Было выяснено что затраты на энергию из аккумуляторов находятся в диапазоне от 321 до 658 долларов за мегаватт по сравнению 165-218 долларов за мегаватт энергии газа для покрытия нужд во время пиковой нагрузки, и в диапазоне 351-838 мегаватт по сравнению с 212-281 мегаватт за энергию мазута для торгового и промышленного секторов.
Исследование, в котором также было проведено сравнение с другими типами батарей, показывает, что ни один из источников хранения энергии в настоящее время экономически не выгоден по сравнению с газом и мазутом. Но в отчете было также отмечено, что комбинации технологий хранения находятся в «особенной близости» от возможности конкурировать с обычными видами топлива.
Если отрасль накопления энергии претерпит такие же изменения с точки зрения уменьшения расходов, как производство фотогальванических элементов для солнечных батарей, появится реальная перспектива того, что эти новые технологии отберут значительную часть рынка у газа в секторе электроэнергетики.
/neftianka.ru/
pro-arctic.ru
Хранение энергии может стать громом среди ясного неба для рынка газа
Промышленные батареи Тесла — одно из лучших известных решений для хранения энергии. (Tesla)
Хранение энергии может использоваться для решения проблемы непостоянности возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, и стать потенциальным конкурентом газу, который сейчас обычно используется для балансировки нагрузок на сеть во время среднего и пикового спроса на электроэнергию. Распространение схемы поставок «газ-к-электростанции» привело к росту спроса на сжиженный природный газ (СПГ), особенно в таких странах, как Великобритания, где непостоянные возобновляемые источники энергии занимают значительное место в энергобалансе.
Индустрия хранения энергии пока еще находится на ранних стадиях развития, но уже показывает быстрый рост. Bloomberg New Energy Finance (BNEF) предсказывает, что инвестиции в хранение энергии превысят 8 млрд. долларов к 2024 году, что в шесть раз больше, чем на настоящее время. BNEF прогнозирует, что Япония, Индия, США, Китай и Европа займут 71% мирового объема хранения энергии в 2024 году. Ассоциация хранения энергии (Energy Storage Association) предсказывает, что объем хранения в электросети США увеличится в 10 раз к концу десятилетия.
Хранение может осуществляться несколькими способами: наиболее распространено гидроаккумулирование, при котором вода закачивается вверх за плотину, а потом по необходимости спускается, приводя во вращение производящие электроэнергию турбины.
Наиболее известны широкой публике, однако, высокообъемные химические накопители — включая такие батареи, как Powerwall, представленные в прошлом году предпринимателем Элоном Маском. Powerwall — это перезаряжающийся литий-ионный аккумулятор для домохозяйств, но компания Маска Тесла также разработала PowerPack — аккумулятор запасом 100 кВт/час, который может поставлять столько же энергии, что и маленькая электростанция. Тесла строит завод, который назвали Gigafactory — на площади в 1.300 гектаров в пустыне в штате Невада рядом с городом Рино, — который, начиная с 2018 года, будет производить литий-ионные аккумуляторы мощностью в 35 гигаватт-часов в год для новых электромобилей. Проект стоимостью 2 млрд долларов планирует производить аккумуляторы, достаточные для 500,000 электрических автомобилей в год.
Другие технологии накопления энергии используют сжатый воздух или маховики для поставки электроэнергии в периоды, когда генерация из непостоянных источников падает. Аккумуляторы тепловой энергии, использующие концентрированную энергию солнца, также используются в районах с подходящим климатом. Все эти варианты технически возможны, но их главный недостаток в том, что они слишком затратны по сравнению с обычной генерацией.
Накопление энергии может происходить в части цепочки поставок, относящейся к генерации или транспортировке — что на жаргоне называется «перед счетчиком», или в месте окончательного потребления — например, у клиента поставщика электричества или в корпорациях с собственными солнечными панелями, то есть «за счетчиком».
Инвестиции по всей цепочке поставок
Инвестиции в накопление энергии могут быть произведены в любом месте по всей цепочке поставок, от генерации до конечного потребителя. Производители электроэнергии планируют использовать накопление энергии для поддержания баланса системы, быстро переходя на аккумуляторы в период низкой выработки возобновляемой электроэнергии. Потребители будут использовать хранилища энергии в распределенной системе электроэнергии для того, чтобы обеспечить стабильную поставку электроэнергии на свои объекты.
В комбинации с системами управления спросом и «умными сетями», которые позволяют снижать пиковую нагрузку на электросети за счет снижения поставок тем потребителям, которым в данный момент электроэнергия не нужна, накопление энергии может значительно изменить модель спроса на обычные виды топлива со стороны электроэнергетики. Это может заметно повлиять на динамику спроса на поставки «газ-к-электростанции» даже в те периоды, когда цены на газ будут оставаться низкими.
В прошлом месяце на конкурсе, объявленном сетевой компанией Нейшнл Грид на поставку 200 мегаватт мощности для балансировки нагрузки британской электросети, доминировали проекты накопителей, связанных с непостоянными источниками энергии, такими, как ветер. Сухопутный комплекс ветрогенерации Пен-и-Камайд (Pen y Cymoedd) в Уэльсе, который планируется завершить в 2017 году, будет включать в себя аккумулятор, способный поставлять 22 мегаватта электроэнергии в тот момент, когда в ней будет нуждаться Нейшнл Грид. Такая же схема может быть использована во время проектирования новых установок ветрогенерации.
Накопление энергии уже имеет место и в США, почти исключительно в форме гидроэлектрических систем закачки. Установленная на настоящее время мощность в 21 гигаватт представляет собой лишь 2% от пиковой нагрузки, но быстрый рост использования энергии ветра и солнца в таких штатах, как Калифорния, приводит к необходимости экспансии накопления энергии. По оценкам Комиссии по энергии Калифорнии, производство электроэнергии за счет ветра увеличилось в два раза между 2010 и 2015 годами, достигнув 8,2% в энергобалансе штата, в то время как солнечная генерация выросла от практически нуля до 6% за тот же самый период.
Расходы будут иметь решающее значение
Насколько эта отрасль вырастет, будет зависеть в основном от эволюции затрат. Институт исследований электрической энергии (Electric Power Research Institute, EPRI) прогнозирует, что к 2020 году стоимость производства литий-ионных батарей уменьшится вчетверо по сравнению с сегодняшним днем. EPRI опубликовала компьютерную симуляцию, которая, по их словам, предоставляет надежное основание для оценки подходящих мест для хранилищ энергии в национальной энергосети. EPRI использовало эту программу для моделирования жизнеспособности систем накопления энергии для Калифорнийской государственной комиссии по коммунальным услугам.
Другие исследования показали, что накопление энергии остается значительно более затратным методом балансировки непостоянных источников электроэнергии по сравнению с газом. В ноябре 2015 года инвестиционный банк Lazard опубликовал исследование, в котором провел сравнение затрат (приведенных к общей основе) между литий-ионными батареями и обычной генерацией (на основе мазута и газа) для целей управления пиковыми нагрузками. Было выяснено что затраты на энергию из аккумуляторов находятся в диапазоне от 321 до 658 долларов за мегаватт по сравнению 165-218 долларов за мегаватт энергии газа для покрытия нужд во время пиковой нагрузки, и в диапазоне 351-838 мегаватт по сравнению с 212-281 мегаватт за энергию мазута для торгового и промышленного секторов.
Исследование, в котором также было проведено сравнение с другими типами батарей, показывает, что ни один из источников хранения энергии в настоящее время экономически не выгоден по сравнению с газом и мазутом. Но в отчете было также отмечено, что комбинации технологий хранения находятся в «особенной близости» от возможности конкурировать с обычными видами топлива.
Если отрасль накопления энергии претерпит такие же изменения с точки зрения уменьшения расходов, как производство фотогальванических элементов для солнечных батарей, появится реальная перспектива того, что эти новые технологии отберут значительную часть рынка у газа в секторе электроэнергетики.
Энергоэффективность и хранение энергии | Возобновляемая энергия и ресурсы
Мировой рынок хранения энергии
Повсеместное распространение возобновляемых источников энергии ведет к тому, что проблема сохранения излишков электричества, полученного в часы пикового производства, для использования их затем в часы недостаточной выработки (что особенно актуально для солнечной и ветряной генерации), все более остро встает как в частном, так и в промышленном масштабе.
Так, в первой половине 2017 года штату Калифорния в США пришлось избавиться от 300 тыс магаватт электроэнергии из возобновляемых источников, потому что ее негде было хранить. По данным BNEF, Китай по этой же причине теряет порядка 17% произведенной электроэнергии.
Хранилища энергии промышленного масштаба
По данным доклада IRENA, в настоящий момент уже существует рынок вспомогательных сервисов промышленного масштаба, которые обеспечивают бесперебойную работу энергосистем, и он будет все активнее развиваться. На оптовом уровне появляется все больше конкурентных проектов. Так, в недавнем аукционе властей Великобритании определились победители, готовые обеспечить хранилища электроэнергии объемом от 225 МВт. Американская компания Tesla к декабрю 2017 года построила хранилище энергии объемом 100 МВт в Южной Австралии. Аналогичные проекты развиваются также в Германии.
Автономные энергохранилища необходимы для обеспечения бесперебойных поставок энергии из возобновляемых источников в районах, удаленных от общих сетей, например, на небольших островах или в трудонодоступных местах Крайнего Севера. Ранее подобные локации могли рассчитывать только на электроэнергию, произведенную дизельными генераторами, и были крайне зависимы от внешних поставок топлива.
Домашние системы хранения энергии
С точки зрения развития мировой экономики важным является дальнейшее удешевление домашних систем хранения энергии. По состоянию на конец 2016 года, 55 млн домохозяйств или 275 млн человек использовали электроэнергию от домашних PV-систем или районных микроэлектростанций благодаря значительному снижению цен на солнечную электроэнергию. В Германии за несколько последних лет около 40% всех домашних фотоэлектрических систем было оборудовано блоками для хранения энергии при небольшой финансовой поддержке со стороны государства. В Австралии в 2016 году без какой-либо государственной помощи было установлено около 7 тыс аккумуляторных систем.
Рынок аккумуляторов для хранения энергии достиг объема около 1 ГВт в 2016 году, благодаря благоприятной политике государств и снижению стоимость батарейного оборудования, по данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017.
Автомобильные аккумуляторы
Развитие рынка аккумуляторов также способствует переходу на электрический транспорт.Цена литий-ионного аккумулятора для электромобиля снизилась на 73% с 2010 по 2016 гг, по данным BNEF.
Перспективы мирового рынка хранения энергии
По данным доклада IRENA, стоимость хранения энергии может упасть до 66% к 2030 году и привести к росту установки частных систем хранения в 17 раз. В соответствии с прогнозом New Energy Outlook 2016 (NEO 2016), рынок домашнего хранения энергии имеет потенциал в 250 млрд долларов США, и его экстенсивное развитие в ближайшие годы приведет к значительному снижению стоимости литий-ионных аккумуляторов.
Технологии хранения энергии
Все существующие на данный момент системы хранения энергии дороги для крупных промышленных объемов, поэтому различные производители и государства делают масштабные инвестиции в создание новых способов хранения больших объемов энергии.
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы
Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются наиболее распространенным типом батарей для различного вида электронных устройств в мире на данный момент. Они используются практически во всех видах техники, в том числе мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках, а также электромобилях.
Несмотря на популярность, такие батареи имеют множество недостатков, такие как способность к самовозгоранию, «эффект памяти», быстрая потеря емкость при низких температурах и т.д.
Литий-полимерные (Li-poly) аккумуляторы
Литий-полимерные (Li-poly) аккумуляторы — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.
Американская компания Ionic Materials первой в мире разработала твердый полимер, способный производить ионы при комнатной температуры, для замены жидкого токсичного и горючего электролита, который используется для производства литий-ионных батарей, что исключает возможность их самовозгорания, при этом также сокращаются затраты на производство.
Хранение энергии в форме водорода
Одно из направлений исследований — преобразование излишков электроэнергии в водородное топливо. Этим проектом, например, занимается инициатива Дон Кихот (Don Quichote) — организация, созданная Европейской Комиссией и рядом европейских компаний. (см. Новые виды топлива). Также это направление активно развивает компания Toyota Motor, вкладываясь в строительство заводов по производству этого вида топлива.
Хранение энергии в форме тепла
Другой тип систем для хранения энергии разрабатывается на основе теоретической концепции профессора физики Стэнфордского университета и нобелевского лауреата Роберта Лафлина. Концепция предполагает, что электричество может храниться в течение нескольких дней или даже недель в виде тепла в расплавленной соли при очень высоких температурах или в виде холода в жидкости, сходной с антифризом, который используется в автомобилях, при экстремально низких температурах. Созданием реального прототипа такой системы занимается инкубатор проектов Google X в рамках проекта Malta.
Концепция использования электромобилей как источник и средство хранения энергии — Vehicle-to-grid (V2G)
Концепция Vehicle-to-grid (V2G) рассматривает возможность использования электромобилей и гибридных электромобилей для создания общих электросетей, действующих наподобие виртуальных электростанций.
По статистике, 95% времени любое частное транспортное средство стоит без движения. Разработчики данной концепции предполагают, что аккумулятор электромобиля может заряжаться в часы минимальной нагрузки и отдавать в сеть электричество в часы пиковой нагрузки с поправкой на моменты использования его владельцем по прямому назначению. Водитель сможет таким образом заработать порядка 4000 долларов США в год за счет разницы цен на электроэнергию в разное время суток.
Тестирование подобных проектов начала автомобильная компания Nissan совместно со своими партнерами в мае 2017 года в Италии, а также в январе 2018 года в Японии. Вместе с тем, в Дании уже работает первый в мире полнофункциональный коммерческий V2G хаб.
Автомобиль также можно использовать при проектировании электросетей домохозяйств как средство частного домашнего хранения энергии по аналогии с другими подобными системами, такими как Tesla Powerwall.
Последние новости рынка технологий хранения энергии и энергоэффективности
SAIC, Infineon учредили СП для производства модулей питания для электромобилей
Nissan, KEPCO и Sumitomo планируют использовать электромобили как электростанцию
Toyota Tri-Gen (Тойота Три-Ген) — завод по получению энергии, воды и водорода из мусора — 2,35 МВт, США, 2020
Toyota по-прежнему делает ставку на водородный двигатель, несмотря на рост продаж электромобилей
Доклад IRENA: Хранение энергии и возобновляемая энергетика до 2030 года
Илон Маск вдохновляет мировых производителей никеля на расширение добычи
Гуру технологий Билл Джой представил аккумулятор, способный заменить литий-ионный
Отчет компании Tesla за апрель-июнь 2017 года
Google X Malta (Мальта) — система хранения энергии — 2017
Правительство Великобритании разрабатывает план по трансформации энергетической системы страны
Доклад BNEF: Перспективы новой энергетики 2017 (New Energy Outlook 2017)
Доклад МЭА: Прогресс в области развития технологий экологически чистой энергетики в 2017 году
Enel Energia, Nissan Italia и IIT объединяют усилия для разработки решений Vehicle-to-grid
Suzuki, DENSO и Toshiba договорились о производстве литий-ионных аккумуляторов в Индии
Китайский интернет-гигант Tencent приобрел 5% в Tesla
Недавние и ближайшие мероприятия, связанные с технологиями хранения энергии и энергоэффективности
30 мая — 2 июня 2017 — ees Europe 2017: Выставка технологий хранения энергетики, Мюнхен (Германия)
7-9 марта 2017 — RECAM Week 2017: Конференция по чистой энергетике, Панама (Панама)
28 февраля — 1 марта 2017 — Energy Storage Summit 2017: Конференция по хранению энергии, Лондон (Великобритания)
6-8 января 2017 — Power On 2017: Выставка аккумуляторных технологий, Бангалор (Индия)
5-6 декабря 2016 — ASEAN Solar + Energy Storage 2016: Выставка возобновляемой энергетики, Манила (Филиппины)
8-11 ноября 2016 — Key Energy 2016: Выставка возобновляемой энергетики и энергоэффективности, Римини (Италия)
11-12 октября 2016 — Energy Storage Australia 2016: Выставка возобновляемой энергетики, Мельбурн (Австралия)
4-6 октября 2016 — ESNA 2016: Выставка солнечной энергетики, США (Сан-Диего)
19-21 сентября 2016 — Intersolar Middle East 2016: Ближневосточная выставка солнечной энергетики, Дубай (ОАЭ)
26-30 июня 2016 — ASME Power & Energy 2016: Выставки и конференция по энергетике, Шарлотт (США)
21-24 июня 2016 — Intersolar Europe 2016: Европейская выставка солнечной энергетики, Мюнхен (Германия)
renewnews.ru
Современные способы хранения энергии
Одним из важнейших аспектов развития современной электроэнергетики является вопрос о хранении энергии и создания накопителей, которые позволят хранить ее в промышленных масштабах. На фоне появления новых возобновляемых источников энергии (ВИЭ), проблема становится особенно актуальной. Солнечная энергия и энергия ветра являются экологическими чистыми, однако их массовое внедрение сегодня в ряде стран все еще невозможно по причине отсутствия стабильности их работы. Главная проблема возобновляемых источников энергии заключается в их непостоянстве, и возможность накапливать энергию была бы первоклассным решением этой проблемы. Тем не менее, современная наука предлагает несколько вариантов для организации хранилищ, ниже рассмотрим некоторые из них.
Гидроаккумуляторы
Гидроаккумуляторы являются одной из самых традиционных и распространенных технологий для хранения энергии. Они работают по следующему принципу: в основе конструкции используется два резервуара с водой, один над другим. Когда спрос на электроэнергию низкий, энергия используется для организации движения воды из одного резервуара в другой, когда потребность в электричестве возрастает, вода начинает сливаться вниз, на установленный генератор, где крутит турбину и вырабатывает энергию.
Одной из передовых стран, заинтересованных в развитии этой технологии, сегодня является Германия, – лидер по использованию ВИЭ. В будущем в стране планируется оборудовать под гидроаккумуляторы старые угольные шахты с помощью гигантских бетонных сфер, установленных на дне океана. Согласно исследованиям энергетического центра бизнес-школы «Сколково», мощность всех действующих гидроаккумуляторов в мире составляет около 140 ГВт, они отличаются длительным сроком службы и большим количество цикла. Эффективность их работы достигает порядка 75-85%. К минусам системы можно отнести ее дороговизну и сложные географические требования.
Накопители энергии сжатого воздуха
Принцип работы этого способа хранения электроэнергии похож на использование гидроаккумуляторов, но вместо воды в резервуарах используется нагнетенный воздух. Он закачивается в накопитель при помощи двигателя, чаще всего электрического, хотя встречаются и другие разновидности. Далее при возросшей потребности в энергии воздух выпускается и начинает вращать турбину. Несмотря на схожесть принципа работы, эффективность накопителей энергии сжатого воздуха значительно ниже. В первую очередь это объясняется тем, что часть энергии при сжатии воздуха переходит в тепловую форму. Эта технология сегодня используется в основном в экспериментальном виде, ее эффективность обычно не превышает 55%. Чтобы использование накопителя было рентабельно и экономически целесообразно, необходимо много дешевой энергии. Общая мощность всех таких установок в мире не превышает 400 МВт.
Расплавленная соль
Расплавленная соль является одним из самых надежных способов хранения солнечной энергии. В основном эта технология используется на солнечных тепловых установках: гелиостаты собирают тепловую энергию солнечного и нагревают соль, расположенную внутри гелиостатов. Соль под воздействием высоких температур (более 500 градусов по Цельсию) направляется в резервуар, где с помощью парогенератора приводит во вращение турбину. Высокая температура способствует отличным показателям эффективности работы паровой турбины. Таким образом из солнечной энергии вырабатывается электричество. С помощью метода расплавленной соли можно использовать солнечную энергию в темное время суток.
Одним из самых ярких примеров использования технологии является солнечный парк имени Мохаммеда ибн Рашида Аль Мактума. Освещение в парке осуществляется за счет работы самой большой в мире сети солнечных электростанций, которая объединяет в единую цепь сразу несколько объектов в Дубаи.
Проточные редокс-системы
Еще одна актуальная система хранения энергии – проточные батареи. Система хранения представляет собой большой контейнер с электролитом, который пропускается через мембрану, в результате чего образуется электроэнергия. В качестве электролита могут использоваться ванадий, хлор, растворы цинка или даже соленая вода. Такие проточные батареи очень просты в эксплуатации, их оборудование не требует серьезных финансовых вложений, при этом они обладают длительным сроком эксплуатации. Главный плюс технологии заключается в ее способности выдавать энергию на протяжении более 4 часов.
Тем не менее, коммерческих проектов, связанных с технологией, сегодня не существует. Отчасти это связано с ее громоздкостью и проблемам утилизации, которые противоречат принципам использования ВИЭ. Установленная мощность ограничивается исследовательскими проектами и составляет около 320 МВт. Известно, что Германия планирует возвести крупнейшую в мире проточную батарею на 700 МВт, для этого будут использоваться резервуары в пещерах, где раньше хранился природный газ.
Традиционные аккумуляторы
Технология основана на использовании стандартных батарей промышленного размера. На сегодняшний день их производством занимаются крупнейшие компании мира. К примеру, известный американский производитель электромобилей Tesla поставляет такие батареи для солнечных и ветряных станций, генерирующих электроэнергию.
Термальные хранилища
Технология термальных хранилищ пока предназначена в основном для бытового использования, в частности, для охлаждения домов вместо традиционных кондиционеров. В специальные цистерны помещается вода, на протяжении ночи она замерзает. Днем лед тает, что позволяет охлаждать помещение без использования кондиционера и расхода электричества. Технология особенно актуальна в странах с жарким климатом. Использование льда и солнца позволит увеличить экологичность домов, где будет внедрена такая система охлаждения.
Маховик
Еще одна необычная технология – инерционный накопитель «супермаховик». Он позволяет запасать кинетическую энергию и преобразовывать ее в электричество, используя динамо-машину. При замедлении маховика происходит выработка электроэнергии, которую можно использовать при увеличении потребности в электричестве.
prom.im
Хранение энергии
скачать Хранение энергии
Существующая на данный момент проблема хранения энергии - одна из важнейших не только в энергетике, но и в экономике (а также в науке) в целом. К сожалению, она до сих пор не решена в полной мере. Наше неумение и незнание как наиболее эффективно сохранять и запасать полученную энергию особенно пагубно сказывается на развитии таких сравнительно «чистых» способов ее производства с использованием возобновляемых источников энергии, как гидроэнергетика, гелиоэнергетика, ветроэнергетика а так же – рекуперативная энергетика. Ведь мы до сих пор не в состоянии обеспечить гарантированное поступление энергии потребителям от таких источников в связи с понятными суточными, сезонными, а то и вовсе плохо прогнозируемыми изменениями их мощности. Именно по этой причине любая существующая информация притягивает к себе неимоверный интерес.
Исследователи университета Майами и университетов Токио и Tohoku, Япония, разработали "аккумулятор вращения" (spin battery), который "заряжается", благодаря воздействию мощного магнитного поля на нано-магниты в устройстве, названном магнитным туннельным соединением (MTJ). В будущем новый аккумулятор сможет приводить в движение автомобили и питать компьютеры, говорят исследователи.
Stewart E. Barnes, физик из университета в Майами, объяснил журналу "Nature", каким образом устройство хранит энергию на магнитах, а не в виде химической реакции. Как пружина заводного игрушечного автомобиля, аккумулятор "затягивается", применяя магнитное поле. "Мы надеялись обнаружить подобный эффект, но устройство производит напряжение, которое превосходит ожидаемое более чем в 100 раз и делает это в течении нескольких десятков минут, а не миллисекунд, как ожидалось" сказал Barnes. "противоинтуитивность происходящего подводит нас к теоретическому пониманию того, что действительно происходит."
Секрет технологии - использование нано-магнитов для вызывания электродвижущей силы. Аккумулятор вращения преобразовывает магнитную энергию непосредственно в электроэнергию, без химической реакции. Электрический ток, производимый в этом процессе, называют, вращающимся поляризованным током.
Новое открытие поможет понять работу магнитов и найти применение MJT в электронике. Хотя экспериментальный девайс не толще человеческого волоса и не может даже заставить светиться светодиод, энергия сохранённая таким способом имеет потенциал для использования в электромобилях. Открываются практически бесконечные возможности, говорит Barnes.
Магниты, скрыты во многих повседневных вещах, например в мобильном телефоне, в автомобиле, и даже ваш холодильник они помогают держать закрытзакрытым, - сказал он. Их так много, что любая мелочь в понимании их работы которая приведёт к усовершенствованию будущих механизмов, обязательно окажет существенное влияние на машиностроение как с финансовой, так и с энергетической точки зрения.
Американские специалисты из Вашингтонского университета (WSU) смогли создать новейший материал с использованием сверхвысокого давления. Такое давление аналогично существующему в недрах Земли или в безднах планет – гигантов. Этот материал имеет самую высокую плотность энергетического хранилища химического типа из всех известных удельных емкостей.
Автор данных исследований профессор университета Чхонк-Шик ЕО говорит о данном материале так: «Материал станет самой сжатой формой хранения любой энергии, кроме ядерной». Нетрудно предположить какими будут перспективы освоения такой формы хранения на практике.
Вашингтонский университет в своем пресс-релизе, пояснил, что был проведен эксперимент, в ходе которого химиками был помещен дифторид ксенона (XeF2), внутрь ячейки (размер 5х8 сантиметров) высокого давления, с алмазными наковальнями.
Известно, что дифторид ксенона в обычных условиях – во-первых, выглядит как белый и твердый кристалл, во-вторых, он диэлектрик, ну а в – третьих, линейные молекулы располагаются на достаточном расстоянии друг от друга. Дифторид ксенона чаще всего используется при синтезе сверхпроводников, а так же в микроэлектромеханических системах для травления кремния.
Картина радикально меняется, если это вещество поместить под высокое давление, тогда структура материала меняется с молекулярной на атомарную, при этом кристаллическая решетка перестраивается так, что это обеспечивает появление металлических свойств в образце.
При давлении в 50 ГПА (эквивалент 500 тысячам атмосфер), дифторид ксенона (XeF2) становиться полупроводником красного цвета, который содержит в себе XeF4 (элементарная ячейка кристалла) со слоистой, двумерной (графитоподобной) решеткой.
При использовании давления свыше 70 гигапаскалей, одна из частей образца превращается в состав черного цвета, имеющий металлические свойства – XeF8 (учеными это было замечено впервые). В отличие от предыдущего образца, решетка этого состоит из сложных многогранников, которые в свою очередь формируют «прочные» трехмерные связи.
По словам ученых, дальнейшее развитие этих экспериментов может привести к возникновению новейших высокотемпературных сверхпроводников, новых классов топлива и энергетических материалов, нестандартных устройств для хранения энергии, а так же суперокислителей, которые будут использоваться для уничтожения многих видов химических, биологических агентов.
Пять способов хранения энергии для Smart Grid
Связь с поддержкой электрических сетей и измерители мощности-АКА "умных сетей" и "интеллектуальные счетчики» - до сих пор получают много внимания в последнее время на их способность отвечать возросшим количеством альтернативных источников энергии, поступающей в Интернете. Лучший способ сделать наиболее, скажем, солнечная энергия, это иметь надежный способ для хранения, когда заходит солнце. Вот где подключенных к сети хранения энергии технологии входите Earth3Tech недавно составили список некоторых из лучших кандидатов для хранения энергии. Вот некоторые из наших фаворитов.
Smart Grid
1. Топливных элементов Некоторые автомобильные компании по-прежнему пытаются вытеснить водородные топливные элементы, как следующая большая вещь в энергоэффективные автомобили, но электромобили быстро обгоняя их. Топливные элементы имеют гораздо больше шансов выжить на рынке хранения энергии, так как они никогда не бежать вниз, как аккумуляторы.Клетки работают, производя электричество через преобразование электрохимических и могут быть быстро перезаряжается путем добавления раствора. Блум энергии утверждает, что она будет иметь крупномасштабные топливных элементах устройства для смарт-сетки готовы в ближайшие несколько лет.
2. Литий-ионных аккумуляторов
Литий-ионные батареи можно получить бежать вниз с течением времени, но они взимают быстрее, более легкий, и имеют более высокую плотность энергии, чем свинцово-кислотных батарей, которые уже давно технологию для хранения энергии. Убивание компаний работают на литий-ионной технологии, в том числе A123 Systems и Altairnano.
3. Ультраконденсаторы
Ультраконденсаторы используются в автомобильной промышленности для создания коротких всплесков мощности и ускорения заряда раз, и сейчас конденсатор производители думают, что они могут быть полезны в интеллектуальных сетей, а также. Такие компании, как и графен EEStor энергии работают на повышение ультраконденсатор выносливости, но устройства все еще дороже, чем батареи.
4. Сжатого воздуха
Сжатый воздух технология относительно сами за себя: избыток энергии от электростанций работает воздушных компрессоров, которые насосом воздуха в подземные пещеры. Воздух хранится под давлением, и когда она будет выпущена, это полномочия турбины. Это дешево и просто, но озабоченность по поводу воздействия на окружающую среду хранения сжатого воздуха под землей замедлили ее реализации. Несколько проектов сжатого воздуха хранения уже работает, хотя, в том числе один в штате Алабама и один в Германии.
5. Перекачиваемая Hydro
Перекачиваемая гидро уже наиболее распространенных технологий хранения энергии, причем около 90 ГВт гидро хранения в эксплуатации-это 3% от мирового объема поколения. Hydro технология работает путем откачки воды из водохранилища низкой к высокой резервуар и позволяя воде двигаться вниз, когда электричество не требуется. Это были использованы в Швейцарии в течение века, и, вероятно, никуда не денется в ближайшее время.
Солнца и ветра больше источников чистой и возобновляемой энергии, но солнце не всегда светит и ветер не всегда удар.
Новых местных научно-исследовательский проект направлен на решение таких перемежаемость с хранения энергии технологий, которые могут помочь сохранить стабильную энергосистему и захвата электроэнергии для последующего использования.
Tucson основе фотоэлектрических производитель Солон корпорация объединяется с Tucson Электрик Пауэр Ко и Университета Аризоны исследования Аризона Институт солнечной энергии (AzRISE) для построения энергетических исследований хранения сайте UA научно-технологический парк.
Управление накопления энергии Научно-исследовательский испытательный сайт будет подключен к 1,6-МВт солнечной электростанции, недавно построенный Солоном для владельца ТЭП в солнечной зоне UA Tech Park, недалеко от Южной Колб роуд и Межгосударственного 10.
Первая фаза проекта начнется в августе, когда Солона и AzRISE планируется установка сжатого воздуха хранения энергии (CAES) система, разработанная и построенная UA преподавателей и студентов.
Второй этап будет добавить литий-ионной аккумуляторной батареи система осенью этого года, после дополнительных технологий весной 2012 года.
Идея заключается в нахождении наиболее эффективных методов хранения, чтобы помочь утилиты дело с колебания напряжения и другие вопросы создан как более крупных коммунальных предприятий солнечных ферм подключены к сетке, сказал Билл Ричардсон, Солон директор по исследованиям и развитию.
Системы хранения также позволяют утилиты для крана солнечной энергии в ночное время или во время пасмурные дни.
Но добавление хранения оборудования для солнечной энергии система повышает расходы, которые должны быть возмещены за счет увеличения поколения. И хотя некоторые хранения энергии технологии оказались экономически эффективным, нет один размер подходит для всех решения, сказал Ричардсон.
Например, аккумулятор может обеспечить мгновенную мощность для поддержки напряжения или частоты, а сжатый воздух хранения лучше подходит для предоставления более длительных периодов резервного питания.
"С каждым (полезность) клиентов, у вас есть разные потребности и разные технологии, и каждый из них будет карандашом по-другому", сказал он.
Хранилища исследование поможет разобраться в этих вопросах, начиная со сжатым воздухом системы ПА.
Два коммунальных предприятий сжатым воздухом растений - 321-МВт завод, построенный в Германии в 1978 году и 110-МВт завод, построенный в штате Алабама в 1991 году - доказать, сжатый воздух может быть экономически эффективным.
Но AzRISE исследователи надеются повысить эффективность своей деятельности, AzRISE директор Джозеф Симмонс.
Потому что воздух становится супер-холодный, как она раскрывается, он может быстро замерзают оборудование в точке расширения, сказал Симмонс.
Чтобы избежать ледостава, CAES систем, включая завод Алабама сжигания природного газа для отопления расширения воздуха, который добавляет затраты.
"Базовая концепция заключается в проверенные технологии, но проблема в том, что у них нет очень эффективный воздушный расширители", сказал Симмонс.
Цель UA проекта является значительное снижение потребности в природном газе за счет сохранения тепла, как воздух сжимается и использовать его во время фазы расширения.
Исследование финансируется научным фондом Аризона, Министерство энергетики США и ТЭП. Команда UA во главе с Симмонсом и доцент Кришна Muralidharan, с аспирантами Доминик Виллела и Виджай Натан. Несколько undergrads также вовлечены.
Команда работает с вне готовых промышленных компрессоров и новые, высокоэффективные поворотные системы двигателя сделаны W2 энергетики, базирующейся в Онтарио, Канада. Такие двигатели воздушного работу с помощью сжатого воздуха в свою очередь, карданный вал соединен с генератором.
Команда UA также строит свой собственный двигатель воздушного поршня - с деталями из старых двигателей Volkswagen. Старшекурсник Мэтью Иордания ведет эту работу.
Исследователи разрабатывают отдельную систему для хранения отработанного тепла от компрессора для дальнейшего использования в системах отопления расширения воздуха, используя металлический барабан с термальной нефти и горных пород, сказал Симмонс.
"Наши предварительные расчеты показывают, это будет легко сделать 50-процентного сокращения топлива (использования), и мы могли бы достичь 75-процентное сокращение", сказал он.
Воздушных систем хранения изначально будет 500-галлон металлического резервуара, но система может быть расширена до с помощью дополнительных цистерн или лома таких как избыток трубопровода, сказал Симмонс.
скачать
nenuda.ru
Хранение энергии
скачать Хранение энергии
Существующая на данный момент проблема хранения энергии - одна из важнейших не только в энергетике, но и в экономике (а также в науке) в целом. К сожалению, она до сих пор не решена в полной мере. Наше неумение и незнание как наиболее эффективно сохранять и запасать полученную энергию особенно пагубно сказывается на развитии таких сравнительно «чистых» способов ее производства с использованием возобновляемых источников энергии, как гидроэнергетика, гелиоэнергетика, ветроэнергетика а так же – рекуперативная энергетика. Ведь мы до сих пор не в состоянии обеспечить гарантированное поступление энергии потребителям от таких источников в связи с понятными суточными, сезонными, а то и вовсе плохо прогнозируемыми изменениями их мощности. Именно по этой причине любая существующая информация притягивает к себе неимоверный интерес.
Метановый проект О новом способе хранения энергии сообщила не так давно пресс-служба Общества Фраунгофера (Общество Йозефа Фраунгофера — немецкий аналог Российской академии инженерных наук, его основная цель — содействие развитию прикладных исследований). Немецкие ученые разработали технологию, в которой излишки электроэнергии, выработанные устройством, но в настоящее время не нужные, преобразуются в метан. Полученный таким образом газ можно хранить сколь угодно долго и использовать по мере необходимости с помощью уже существующей газовой инфраструктуры. Пилотный проект, разработанный Центром солнечной энергии и водородных исследований, который находится в Штутгарте (ФРГ), в настоящее время реализуют сотрудничающие между собой компании Австрии и Германии. Запуск основанной на данной технологии промышленной станции мощностью в десятки мегаватт запланирован на 2012 г. Как уверяют разработчики, демонстрационная система, построенная в Штутгарте, использует генерируемые с помощью солнечных панелей и ветроэнергетических установок (ВЭУ) излишки энергии для электролитической диссоциации воды на кислород и водород. В дальнейшем полученный водород, соединяясь с подаваемым в систему углекислым газом, образует метан, который уже можно хранить и использовать для получения энергии в любое время. По оценкам ученых, эффективность подобного преобразования выше 60%. Ни для кого не секрет, что «классические» способы хранения электроэнергии, основанные на ее накапливания на конденсаторах и аккумуляторных батареях, предполагают создание особой (дополнительной и дорогой) инфраструктуры. В отличие от таких способов для хранения энергии в форме метана в Германии, как и во многих других странах, уже существует вся необходимая инфраструктура — это распределенная система газовых хранилищ большой емкости. Поэтому авторы данной технологии считают, что у нее могут быть неплохие перспективы, ибо такое преобразование с приличным КПД — «это определенно лучше, чем полная потеря электроэнергии, которую нельзя использовать здесь и сейчас». А реальных альтернатив «газовому преобразованию» как способу хранения энергии до настоящего времени предложено не так уж много. Энергию сохранит воздух.
В настоящее время в Великобритании проходит испытания инновационный способ для хранения энергии из возобновляемых источников, разработанный британской компанией по криотехнике Highview Power Storage. По ее словам, способ аккумулирования энергии с помощью жидкого воздуха на 70 процентов эффективнее существующих технологий.
Как известно, если не сохранять энергию, то она, и так пока довольно дорогостоящая, будет потрачена впустую, что повлечет еще большее ее удорожание. Поэтому в те периоды, когда источник производит избыток энергии самым приемлемым способом является организация системы хранения энергии. Блок, разработанный компанией, будет использовать избыток произведенной или не потребленной энергии для приведения в действие рефрижератора, который охлаждает воздух до температуры минус 190 градусов по Цельсию. По сути, воздух превращается в жидкий азот для криогенного хранения энергии. После этого жидкость хранится в специальном резервуаре под давлением в один бар. По мере нуждаемости в электроэнергии жидкий воздух подвергается сжатию до 70 бар и затем нагревается в теплообменнике. По мере роста температуры жидкий воздух снова превращается в газ высокого давления, который приводит в движение турбины для выработки электроэнергии. По словам компании, нагревая охлажденный воздух до температуры окружающей среды, процесс восстанавливает около 50% электроэнергии, которая подается в систему при охлаждении. Система становится до 70% эффективнее, если она будет использовать внешний источник тепла. Суперконденсаторы. Свое величавое название «супер» они получили благодаря огромной емкости, которая примерно в два – три раза больше, чем у обычных конденсаторов тех же габаритов. Вместе с тем суперконденсаторы остаются традиционными двухвыводными электронными компонентами. Дитя нанотехнологий, суперконденсатор благодаря наноматериалам с огромной удельной поверхностью приобрел поистине небывалую электрическую емкость – до нескольких сотен фарад. Новые суперконденсаторы обладают очень большой энергоемкостью и представляют собой батарею конденсаторных элементов, заключенных в герметический корпус. Энергоемкость нового источника тока от 1кДж до 100кДж при плотности энергии порядка 0,5-2,5 Дж/см3 в зависимости от применения и конструктивного выполнения. Номинальное напряжение заряда батареи может находиться в пределах от единиц до сотен вольт путем последовательного набора требуемого количества элементов. Емкость элементов перекрывает диапазон от 1 Ф до 2000 Ф при минимальной величине внутреннего сопротивления около 0,001 Ом. Этих уникальных характеристик можно достичь только с помощью нанотехнологий. Емкость современных суперконденсаторов и батарей на их основе уже составляет от единиц до 10000 Ф. Они имеют ультратонкий ДЭС (двойной электрический слой толщиной всего d ~ 1 нм) и гигантские площади распределенных в объеме прибора дисперсных электродов. В качестве электродных материалов в СК используются пористые наноструктурированные вещества. Преимущества этого источника энергии хорошо известны: значительно меньшее время, требуемое на перезарядку, и на порядки большее количество выдерживаемых циклов заряда-разряда. Новый импульс развитию суперконденсаторов придало открытие углеродных нанотрубок, с помощью которых стало возможным получать электроды с огромной удельной поверхностью. В качестве электродов уже начинают использоваться наноугольные материалы с очень высокой удельной поверхностью (порядка 1000 кв.м/г), что позволяет реализовать сверхвысокую удельную емкость – до 10 Ф/куб.см или даже выше. Большая емкость также достигается за счет максимизации эффективной площади обкладок и уменьшения эффективного расстояния между ними до нескольких нанометров. В большинстве представленных на рынке суперконденсаторов электроды выполнены из углерода (гранулированного или порошкового). Между ними расположен разделитель, пропитанный электролитом (водным или органическим раствором) с высокой концентрацией подвижных ионов. При контакте электрода с электролитом с двух сторон их межфазовой границы формируются слои с избыточными носителями противоположной полярности. Межфазовая граница раздела двух материалов толщиной всего несколько нанометров служит диэлектриком конденсатора. Пока еще суперконденсаторы слишком молоды и не могут использоваться в качестве самостоятельных источников энергии для электромобилей. И хотя суперконденсаторы не могут пока заменить аккумулятор транспортного средства, их применение значительно расширяет возможности системы питания, улучшая стартовые свойства при низких температурах (благодаря большему пусковому крутящему моменту), стабилизируя напряжение системы питания и сохраняя энергию, выделяемую при торможении. В общем случае в системе питания транспортных средств целесообразно применять суперконденсаторы, время зарядки/разрядки которых составляет 5-60 с. Необычный аккумулятор и некоторые другие способы Сегодня довольно высокая активность на Западе связана с проектами хранения электроэнергии в виде полученного с ее помощью водорода. Причем в таких проектах водород предлагается использовать не как топливо, а как временный энергоноситель. Впрочем, по оценкам экспертов, подобные схемы, которые могут быть весьма эффективными с энергетической точки зрения и вполне приемлемыми с точки зрения экологии, увы, пока остаются слишком дорогими. У каждого способа хранения энергии есть свои достоинства и недостатки, каждый из них хорош по-своему, но ни один нельзя признать идеальным. В связи с этим в последнее время появились даже призывы вернуться к, казалось бы, давно и всесторонне изученным химическим аккумуляторам. Впрочем, не совсем обычным — расплавленным. Вообще-то так называемые горячие аккумуляторы придуманы тоже много лет назад. Известно немало их разновидностей, обладающих завидными удельными характеристиками. Только вот обеспечить необходимую для них рабочую температуру в сотни градусов по шкале Цельсия нелегко. Так что это условие накладывает серьезные ограничения на возможные области их применения, а также на возможный срок их действия (все прежние предложения использовать такие аккумуляторы в широких масштабах оказывались неконкурентоспособными из-за крайне непродолжительного срока их действия). Впрочем, в японской префектуре Аомори, к примеру, уже несколько лет действует комплекс из 17 крупных блоков серно-натриевых горячих батарей мощностью 34 МВт, которые подключены к сети через преобразователи переменного/постоянного тока. Но новый аккумулятор, прототип которого создали американские ученые, по их оценкам, будет втрое дешевле лучших сегодняшних батарей, намного долговечнее их и главное — гораздо мощнее. Профессор Дональд Сэдовей и его коллеги из Массачусетского технологического института придумали оригинальное устройство для аккумулирования электрической энергии. Такой аккумулятор размером с привычный для американцев контейнер для мусора в индивидуальном доме (его объем — около 150 л), как считает Сэдовей, мог бы стать неотъемлемым атрибутом «зеленого» дома, обеспечивая все его потребности в энергии даже на пике потребления, а подзаряжался бы он от «непостоянных» ветряков и солнечных панелей. Ну а крупным наборам таких аккумуляторов, по мнению разработчиков, вполне по силам было бы снабжение электричеством целых поселений — аккумулирующая станция мощностью в 13 ГВт (достаточная для питания крупного города) заняла бы всего 6 га. За счет чего достигается такая плотность мощности? Дело в том, что, как уверяют разработчики, эти батареи способны отдавать и принимать в 10 раз более сильный ток, чем все известные типы химических аккумуляторов. Понимая, что слишком сильный ток может с легкостью повредить устройство, попросту расплавив всю конструкцию, Сэдовей предложил: пусть расплавленное состояние будет нормой для всех частей батареи. В прежних горячих аккумуляторах помимо корпусов и контактов был еще один важный твердый (нерасплавленный) элемент — твердый электролит (специальная проводящая керамика), а в новом аккумуляторе твердых частей внутри нет вообще, кроме внешнего корпуса, все жидкое — и электролит, и электроды. Все элементы новой необычной системы не смешиваются между собой благодаря разной плотности, как не смешиваются масло и вода в покоящемся сосуде. А поскольку новая батарея призвана стать стационарным накопителем энергии, перемешиваться жидкостям вроде бы не от чего. Разработанный аккумулятор напоминает тугоплавкий «стакан» (корпус служит первым наружным контактом), накрытый крышкой (второй наружный контакт). Между ними — диэлектрик, а вокруг теплоизолирующая оболочка. На дно емкости авторы поместили сурьму (это первый внутренний электрод), следом сульфид натрия (электролит), а сверху магний (второй внутренний электрод). Все компоненты — в расплавленном виде. При заряде слой электролита в таком аккумуляторе становится тоньше, а расплавленные электроды — толще. При разряде все происходит в обратном порядке: материал электродов (ионов) частично переходит в электролит, так что центральный жидкий слой растет, а боковые — электроды — сокращаются. Такая система, использующая довольно необычные для химических аккумуляторов принцип работы и конструкцию, как выяснилось, способна выдержать огромное число циклов зарядки и разрядки, многократно превышающее все, что могли продемонстрировать прежние батареи, а кроме того, может отдавать и принимать гигантские токи без каких-либо повреждений (в системе просто нечему выйти из строя). Наконец, все компоненты такого аккумулятора оказались на удивление недорогими, так что установить подобные системы можно где угодно. Авторы построили опытный образец расплавленной батареи. Ее удельная емкость пока не слишком впечатляет. Но это не столь уж критично — для стационарного накопителя энергии масса системы не слишком важна. К тому же ученые полагают, что все характеристики новой батареи можно будет серьезно улучшить, сохранив принцип работы, но подобрав иные компоненты. Довести созданный прототип до коммерческого варианта разработчики обещают лет через пять. И это довольно быстро, если учесть, что горячие аккумуляторы прежних типов хотя и были изобретены очень давно, до сих пор несмотря на все попытки их совершенствования все еще считаются экзотикой.
Мировой рынок хранения энергии
