ALTER-ECO - альтернативная энергетика и экология

Хранение энергии, полученной из возобновляемый источников

Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - это очень классно, просто супер и я жду-не-дождусь, когда они войдут в нашу жизнь, как полноправные энергоресурсы. Есть только одно "НО" - все ВИЭ, доступные на настоящий момент, нестабильны как по времени, так и по отдаваемой мощности:

  • солнце не светит ночью, а днем может оказаться закрытым облаками;
  • ветер меняет силу и направление;
  • прилив действует не ежедневно;
  • В комментариях Вы можете опровергнуть или дополнить эти мои домыслы.

    Эта нестабильность и нерегулярность делают использование ВИЭ неудобным, заставляют, при их использовании, решать дополнительные задачи обеспечения стабильности энергоснабжения. Решить полностью или частично эти задачи призваны хранилища энергии, у которых на данный момент еще и названия устоявшегося нет. Что-то типа "массовое" или "высокообъемное" хранилище энергии. Я временно, для упоминания в этой статье, выбираю "высокообъемное хранилище энергии" - ВХЭ.

    Что это за штука - ВХЭ?

    Как я себе представляю - это практически новая отрасль в энергетике, которая будет бурно развиваться. Пока еще нет стандартов, нет определений или классификации.

    Зато, есть желание сделать хорошие или, хотя бы, перспективные, разработки, выйти на рынок первыми, застолбить нишу, поскольку отрасль обещает быть особо востребованной в скором времени.

    Уже сейчас есть потребность - ведь уже есть достаточно большие ветряные электростанции и строятся солнечные.

    Пионеры разработки ВХЭ:

    Вот что мне нашлось в буржунете:

    Компания "Ambri"
    строит завод по производству батарей, основанных на технологии жидкого металла. Что за зверь - не знаю, компания не раскрывает свои ноу-хау.

    Вот что они пишут о себе: "наша технология батарей на жидком металле отличается от других вариантов хранения энергии на рынке". Я думаю, то же самое может написать о себе сейчас любая компания этого сектора, поскольку их еще мало и каждая работает в своем направлении и только время покажет - чья технология имеет право на существование.

    Компания "Ambri" о своих батареях пишет: "каждая ячейка состоит из трех отдельных (разделенных) жидких слоев - 2 металла и соль". Приводит некоторые малозначащие (или непонятные smile ) подробности технологии и заключает: в результате это недорогая и высоко-эффективная система хранения. Батареи гибкие (не эластичные), т.е. одновременно и быстродействующие и "долгоиграющие" - запас энергии до 12-ти часов с постепенной отдачей. Прошу простить за корявый язык - довольно трудно писать на эту тему, где еще нет устоявшихся терминов (или я их не знаю).

    Батареи на этой технологии не подвержены частичному разрушению, например сульфатации, в отличие от большинства типов батарей, имеют долгий жизненный цикл, не снижаемую емкость от цикла к циклу, поскольку компоненты реставрируются в процессе зарядки. В общем - интересный продукт обещает быть. Будем ждать.

    Интересный момент - массо-габаритные характеристики. Конструкция батарей предусматривает их стыкование в блоки для увеличения общей емкости хранимой энергии. Как пример: этими батареями можно наполнить 12 метровый (40-ка футовый) морской контейнер и это получится "энергоблок", способный отдавать мощность 500 КВт и вмещающий 2 МВт/ч. Как бы сравнить эти показатели с кислотными и другими типами аккумуляторов?

    Компания "Isentropic"
    предлагает совсем другой подход. Два огромных контейнера наполнены газом, опять же - каким именно - секрет. Один контейнер разогрет до +500 град С, другой охлажден до -160 град С.

    Они соединены специальной машиной (насосной системой), которая перекачивает этот газ из одного контейнера в другой. При этом она нагревает или охлаждает газ, а в контейнерах газы обмениваются температурой и горячий остывает, холодный нагревается. Казалось бы - ничего нового, понятно, что при соприкосновении веществ разной температуры, их температура будет усредняться. Тем не менее, разработчики компании сумели извлечь из этого пользу. Вот схема:

    технология Isentropic

    Накопление энергии осуществляется таким образом: электроэнергия от ВИЭ используется для работы насосной системы - на перекачку и нагрев и потенциально накапливается в этой разнице температур. Когда же нужно извлечь энергию из хранилища, насосная система переходит в режим генерации, забирая энергию из нагретого контейнера.

    Как это все в точности происходит, компания не раскрывает, понятно - коммерческая тайна, но, по их расчетам, такая система позволяет хранить большие объемы электроэнергии с КПД 72 - 80%. Насколько этот показатель хорош, пока судить трудно. Они пишут, что подобные, по принципу преобразования, гидро-системы имеют КПД порядка 74%.

    В любом случае, я думаю, что лучше иметь варианты хранения энергии, полученной от ВИЭ, чем их (вариантов) не иметь. Технологии хранения позволяют придать использованию ВИЭ новую повышенную динамику, ведущую к улучшению экологии планеты. Я - руками и ногами "за" эти технологии.

    Я не нашел расчетов или данных по стоимости хранения, данных по стоимости сооружения таких систем. Будем посмотреть... Но в целом - тенденция позитивная.

    Гарвардские исследователи
    нашли перспективный метод создания ВХЭ на основе электрохимических процессов органических молекул. Они называют свой метод "Flow batteries" - "текучие батареи". В отличие от других текучих батарей - на основе металлов, в т.ч. на платине, органические батареи многократно дешевле в расчете на единицу хранения.

    В статье приводятся данные: согласно MIT Technology review (MIT технологический обзор) - обычные (читай платиновые или ванадиевые) текучие батареи стоят примерно 700 USD на 1 киловатт-час объема хранения, в то время как батареи по технологии Гарвардской команды исследователей приближаются к стоимости 27 USD за киловатт-час. Хороший показатель! smile

    В основе технологии органических текучих батарей лежат так называемые "хиноны" - маленькие органические соединения, т.е., как я понимаю - синтезированные вещества. Один из членов команды исследователей - Рой Гордон - пересмотрел, перебрал, можно сказать "перещупал" под микроскопом более 10 000 молекул хинонов, чтобы выбрать наиболее подходящий образец. И что интересно, молекула этого хинона очень близка одному из соединений, найденных в веществе ревеня smile smile, хотя может быть это и не смешно.

    В отличие от 2-х предыдущих моделей ВХЭ, которые уже предлагаются, как промышленные решения, органические текучие батареи еще не внедрены - это только технология на пике науки, но мне она нравится более других - потому что:

  • не содержит кислоты - безопасно при больших объемах
  • само содержимое - органическое, а значит тоже возобновляемое
  • многократно дешевле "металлических" технологий
  • К тому же есть обнадеживающее продолжение: исследователи сотрудничают с компанией из Коннектикута (США), называемой Sustainable Innovations (Устойчивые Инновации) - для создания компактного ВХЭ блока размером с конный экипаж, как образно выразился руководитель Гарвардской команды Майкл Азиз. Таким образом соединились знания и инвестиции и скоро родится промышленная разработка, которая произведет (очередную?) революцию в этой молодой отрасли и даст еще один мощный толчок развитию возобновляемой энергетики!

    Есть и другие компании с другими технологиями. Я скоро включу их в этот обзор.

    Не смог подобрать картинки для этой статьи, прошу извинить. Возможно со временем исправлю этот недочет.

    Комментариев: 5 RSS

    1 SkoryAlex 18-02-2014 20:09

    Для меня это больная тема. Я по профессии энергетик, сильнейший "фан" wind energy и мое хобби (увлечение) - конструирование и постройка ветроагрегатов (более 8 различных конструкций, на все случаи жизни). И всегда стоит одна и та же дилемма: "Что делать с полученной энергией?" или "Как полученную энергию сохранить для дальнейшего использования?".

    И вот я нашел 3 способа накопления и хранения энергии, которыми я пользуюсь в своей практике: 1)Накопление потенциальной энергии воды. Ветронасос закачивает воду из колодца в емкость расположенную в мачте ветроустановки на высоте 4м, где она подогревается на солнце, а затем когда нужно она под собственным весом поливает огород.

    2)Подогрев воды в тепло-аккумуляторе для хозяйственных нужд и отопления дачного домика.

    3)Зарядка аккумуляторных батарей и питание через инвертор все эл.потребители дачи.

    2 Валерий 06-04-2014 18:36

    Хотелось бы добавить, что доступный стабильный (ВИЭ), существует. А именно: геотермальная энергия, в Исландии, к примеру, достигающая 30 % от общей выработки электроэнергии. Касательно (ВХЭ), интересна разработка биологических батарей. Надо учиться у природы, она давно уже всё придумала в совершенстве. Для примера можно рассмотреть АТФ, как уникальный аккумулятор, к которому и надо стремиться...

    3 ecodmin 10-04-2014 08:33

    SkoryAlex, спасибо за комментарий и рассказ о Ваших достижениях?

    А хотите написать статью о Ваших ветряках, показать фотографии? Я думаю нашим читателям это было бы интересно и полезно.

    5 ддд 23-10-2016 01:26

    "...это очень классно, просто супер и я жду-не-дождусь" - девочка писала, наверное...

    Твой сайт вызовет больше доверия, если в текстах будет меньше эмоций, старина.

    А так - детский сад.

    Оставьте комментарий!

    grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question

         

      

    Комментарий будет опубликован после проверки

    MaxSiteAuth. Войти через loginza