Коли набридають постійні відключення та обриви лінії передач у зимовий час, коли будинок занурюється у пітьму, а це часто відбувається в самий «відповідний» момент, наприклад, під час вимовлення новорічної мови. Коли не хочеться у святковому костюмі бігти в підвал або сарай – намагатися завести генератор, що запилився без діла, який крім «зручності» пуску, має найнеприємнішу властивість – споживати недешевий бензин. Тоді вирішується перевести енергопостачання будинку в незалежне, «автономне» русло – встановити сонячні панелі та/або вітрогенератор.
Проте хоч гріє і «електропостачає» сонце (основне джерело енергії) безкоштовно, проте тут не обходиться без сюрпризів. Маючи незаперечну перевагу – не шумить, не «їсть» бензин – такі системи мають свої недоліки. Один з головних – більшість альтернативних джерел електричної енергії характеризуються періодичністю виробітку. Справді, сонце світить лише вдень! Вітер дме, куди і коли хоче. Мабуть, тільки мікро-гідроелектростанція дає енергію без перерв, але ось невдача – не часто поруч виявляється досить повноводна річка з можливістю влаштувати греблю для необхідного перепаду рівнів води.
Ось тут і виникає необхідність запасання енергії в момент її максимального вироблення (і мінімального споживання) у спеціальних акумуляторах. Оскільки енергетика в принципі страждає від нерівномірності піків вироблення та споживання (звідси ажіотаж навколо зональних лічильників), питання акумулювання енергії вже давно успішно вирішується у промислових та побутових масштабах. У світі проводиться безліч досліджень та запущені проекти практичних випробувань щодо перетворення та консервації (акумулювання) електроенергії в інших формах. Вікіпедія описує такі технології, що широко використовуються, такого акумулювання:
Хімічні акумулятори
Крім традиційних електрохімічних акумуляторів, до них також відносять суперконденсатори, проточні редокс-акумулятори (англ. «flow battery») та ін. Цей тип акумулювання буде докладно розглянутий нижче. Мають високі значення щільності енергії, циклування, тривалий термін служби і ефективність від 60 до 90%, залежно від типу використовуваних акумуляторів.
Акумулятори стисненого повітря
Суть акумулювання полягає в закачуванні повітря в посудину під високим тиском та подальшим перетворенням енергії стисненого повітря на електроенергію (іноді спільно з тепловою енергією). Найкращі зразки, за щільністю енергії, наближаються до свинцево-кислотних акумуляторів, але мають високі показники циклування та більший термін служби. Останні розробки пов’язані зі створенням сховищ стисненого повітря під водою, на великих глибинах. Таким чином, реалізується можливість створювати колосальний тиск з використанням маломіцних матеріалів (у тому числі тканинних).
Термічні сховища
Суть зводиться до використання «надлишкової» електрики мережі (під час нічного спаду споживання) для нагрівання/охолодження робочого тіла з подальшим використанням накопиченого тепла/холоду для обігріву/охолодження. Як робоче тіло можуть виступати різні матеріали: вода, евтектичні сплави, гравій, солі та ін. Метод дозволяє підвищити ефективність роботи електромережі за рахунок згладжування піків споживання. Також цей метод акумулювання енергії використовується на сонячних теплових електростанціях із концентратором (див. малюнок нижче).
Накопичення енергії у маховиках
Акумулювання електричної енергії у вигляді механічної, запасеної у великій масі маховика, що обертається на великій швидкості (частота обертів досягає десятків тисяч обертів на хвилину). На даний момент, маховики мають одне з найвищих значень питомої ємності, витримують від 105 до 107 циклів заряд/розряду, а ефективність досягає рекордних 98%. Основні складнощі пов’язані з подоланням втрат на тертя, а також пошуком матеріалів, здатних витримувати високі навантаження «на розрив» під дією відцентрових сил.
Гідроакумулюючі електростанції
Накопичення енергії полягає у закачуванні води у водосховище гідроелектростанції, розташоване на височині. Енергія запасається у вигляді гравітаційної, потенційної енергії води. Застосовується на більшості гідроелектростанцій у моменти спаду споживання. За піку електроспоживання закачана вода спускається через турбіну з виробленням електроенергії.
Ефективність зберігання знаходиться в межах 70-80%, проте виділення великих площ (об’ємів) під акумулюючий резервуар (у зв’язку з низькою питомою ємністю та потужністю) робить цю технологію практично непридатною для приватного використання. Незважаючи на це, у промислових масштабах, дана технологія займає перше місце (за обсягом енергії, що запасається) серед методів акумулювання. Сумарна світова потужність ГЕС, що запасається, становить 127 000 МВт – це 99% від загальної світової ємності енергії, що запасається (за даними Wikipedia.org).
Акумулювання енергії у надпровідниках
Накопичення електроенергії відбувається у вигляді магнітного поля, що виникає під час руху постійного струму в замкнутій котушці з надпровідника. Котушка кріогенно охолоджується до температур, що зумовлюють явище надпровідності. Типова система складається з трьох частин: надпровідної котушки, системи перетворення електрики в постійний/змінний струм та кріогенних холодильних машин. Електричні втрати, при даному типі акумуляції, пов’язані лише з процесами перетворення змінного струму на постійний при заряді, і зворотному перетворенні – при розряді. На кожному етапі втрачається 2-3% енергії. Загальна ефективність становить близько 90%. Основним недоліком є висока вартість і складність обладнання.
Якщо у вас є запитання, звертайтесь до нас, наші кваліфіковані спеціалісти допоможуть вам.
