Технология хранения электричества (окончание)

В предыдущей статье вы познакомились с необходимостью создания технологий хранение электричества, полученного от ВИЭ. Далее подробно о наиболее перспективных апробированных технологических процессах, и системах, позволяющих сберегать электроэнергию, с целью ее востребования в любой момент времени.

Гидроаккумулирующие станции ГАЭС

В гидроаккумулирующей электростанции избыточная мощность в непиковое время используется для закачивания воды в резервуар, находящийся на возвышенности и выработки энергии в пиковое время, когда вода из верхнего резервуара направляется вниз на турбины. Хотя в процессе и происходит потеря энергии, для устойчивости энергосистемы такой способ накопления вполне эффективен.

При этом важно учитывать, откуда берется избыточная энергия для заполнения резервуаров. Если это результат работы угольной электростанции, то вряд ли такую систему можно считать экологически устойчивой. Но если избыточная энергия будет производиться под воздействием силы ветра или энергии солнца – а с ростом использования ВИЭ мы обязательно этого дождемся, – то строительство ГАЭС вполне можно назвать экономически и экологически эффективным.

Аккумуляторы – лучший накопитель ВИЭ

Аккумуляторные батареи являются важной частью современных систем накопления энергии. Они могут использоваться как в пределах одного дома, так и в национальной электросети. По видам их часто подразделяют на сетевые, локальные и виртуальные.

Национальные или региональные энергосистемы потребуют строительства крупных парков батарей, которые смогут балансировать нагрузки и обеспечивать бесперебойное функционирование энергосистемы в зависимости от нужд потребителей.

Батареи можно эффективно использовать и локально. С ростом популярности индивидуальных солнечных панелей, размещаемых на крышах частных домов, повышается и спрос на батареи, поскольку владельцы домов хотят лучше контролировать свою локальную энергосеть. С помощью аккумуляторов они могут сохранять энергию, вырабатываемую солнечными батареями, для собственного использования или для продажи ее в пиковые часы в общую сеть, когда цена на электроэнергию возрастает.

Локальное использование батарей может позитивно отразиться и на стабильности крупных энергосистем, если у них будет доступ к электроэнергии, хранящейся у частных владельцев. Тогда они смогут покупать хранящуюся локально энергию для покрытия пиковых нагрузок.

Дополнительным плюсом к возможности локального накопления энергии является то, что это позволяет использовать ВИЭ для автономного энергоснабжения в удаленных местах без подключения к централизованной электросети. Таким образом, те, кто имеет дачу вдалеке от линий электропередачи, могут полагаться на энергию от ВИЭ и хранить ее в батареях, а не использовать дизельные генераторы для удовлетворения своих потребностей, когда производительность ВИЭ снижается.

По данным Международного агентства по возобновляемой энергетике (IRENA), объем стационарного хранения энергии в батареях к 2030 году увеличится в 17 раз по сравнению с 2017 годом.

Еще одно довольно перспективное направление – виртуальные батареи. Взять, к примеру, электромобили – это, по сути, аккумуляторы меньшего размера, перемещающиеся по городу. Когда они припаркованы (дома или на работе) и подключены для зарядки, появляется возможность управлять ими как источником энергии для системы в целом. Если в сети существует локальный дисбаланс, оператор может перенаправить поток энергии от батарей.

Для одной батареи изменения будут совсем незначительными, но при возможности одновременного управления большим их количеством дисбаланс в сети легко можно компенсировать. Это повысит эффективность и надежность сети, что является интересной перспективой для полностью электрифицированного общества.

Одна с аккумуляторами есть и проблемы – их невысокая плотность энергии, то есть соотношение количества энергии, которое они могут хранить, с их размером и весом и в особенности для больших перевозок, где необходимое количество аккумуляторов слишком велико, чтобы оправдать вес. Поэтому, чтобы уйти от ископаемого топлива на транспорте, нужны другие технические решения.

Водород – на смену ископаемому топливу

Еще один способ хранения энергии – использовать ее для производства водорода путем электролиза и хранить его в сжиженном виде. В таком виде водород можно использовать в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания или других установок в любое время.

В настоящее время производство водорода затратное, но перспективы его использования связаны, прежде всего, с крупным транспортом. Водород может быть использован для питания больших транспортных средств, таких как круизные лайнеры, грузовые суда, поезда и прицепы, которые в противном случае работали бы на газе или даже на мазуте. Кроме того, водородом можно частично заменить природный газ в уже существующей энергетической инфраструктуре, тем самым уменьшив выбросы CO2.

Водород можно назвать идеальной топливной альтернативой батареям, поскольку при сжигании этого вещества нет никаких вредных выбросов – единственными выбросами являются вода и тепло.

Аммиак – транспортируемый водород

Недостаток водорода заключается в том, что при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении – это газ, и для эффективной транспортировки его необходимо сжать до сжиженного состояния и поддерживать условия для его сохранения в таком состоянии на всем пути. Поэтому перевозка водорода – дорогостоящее удовольствие.

BELLONA в Норвегии вместе с учеными изучает альтернативные носители водорода, то есть вещества, которые частично состоят из водорода и при этом легче транспортируются. Один из лучших кандидатов на эту роль – аммиак. При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении аммиак находится в жидком состоянии, поэтому его легко перевозить на большие расстояния. Превращение водорода в аммиак вызывает дополнительные потери энергии, но это с лихвой компенсируется менее энергоемкой транспортировкой.

В отличие от водорода производство аммиака широко распространено и его поставки налажены по всему миру. Но, с другой стороны, аммиак ядовит, а водород безвреден. Потенциальная утечка, например, при транспортировке аммиака по морю, может иметь негативные последствия для окружающей среды. Тем не менее комбинация производства водорода и аммиака в качестве носителя водорода может быть неплохой альтернативой.

Технологии хранения электричества, полученного от ВИЭ и его аккумулирование, не является чем-то новым для человечества – мы практикуем накопление энергии уже больше ста лет. Новым можно считать современные технологии, которые открывают нам широкий диапазон энергоносителей, будь то водород или аккумуляторы. Эти технологии не зависят от природных явлений или климата, как, например, водохранилища, и смогут стимулировать повсеместное использование возобновляемых источников энергии.

Использованы материалы источника

Спасибо за ваше внимание.smiley Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения.