Ман соатҳои зиёдеро барои хондани варақаҳои сафед ва варақаҳои мушаххас сарф кардамзахираи энергия. Ва ин аст он чизе ки ман фаҳмидам: тамоми манзара назар ба аксари мақолаҳо бетартибтар ва ҷолибтар аст.
Ҳама дар бораи батареяҳо гап мезананд. Ба қадри кофӣ{1}}онҳо ҳоло дар ҳама ҷо ҳастанд. Аммо захираи энергия? Ин як сӯҳбати бузургтар аст. Мо дар бораи ҳама чиз гап мезанем, аз обанборҳои азими обе, ки дар болои кӯҳҳо нишастаанд, то чархҳои металлӣ дар камераҳои вакуумӣ. Баъзе аз ин технологияҳо аз замони кӯдакӣ -бобою бибиҳои бузурги шумо вуҷуд доранд. Дигарон асосан дар лабораторияҳо ва презентатсияҳои PowerPoint мавҷуданд.
Иҷозат диҳед ба шумо дар бораи он чизе ки дар он ҷо ҳаст, роҳнамоӣ кунам.
Коргари кӯҳна дар бораи касе гап намезанад
Анбори обкашӣ. Садо дилгиркунанда, дуруст? Ду обанбор дар баландии гуногун, баъзе турбинахо, об ба боло ва поён равон аст. Физикаи оддӣ.
Аммо дар ин ҷост, ки-ин технологияи "дилгиркунанда" тақрибан 95% тамоми захираҳои энергетикии шабака-дар миқёси ҷаҳонро идора мекунад. Навад-панҷ фоиз. Вақте ки одамон дар бораи химияи батарея баҳс мекунанд ва дар бораи литий бар зидди натрий баҳс мекунанд, гидрои насосӣ танҳо оромона кори худро дар замина иҷро мекунад.
Консепсия тақрибан ба таври шармовар содда аст. Вақте ки қувваи барқ арзон аст (одатан шабона ё вақте ки офтоб фурӯзон аст ва панелҳои офтобӣ чарх мезананд), шумо обро ба обанбор мекашед. Вақте ки нархҳо баланд мешаванд ё афзоиши талабот, шумо иҷозат медиҳед, ки об аз турбинаҳо бармегардад. Самаранокӣ тақрибан 70{5}}85% -ро ташкил медиҳад, ки ин комил нест, аммо иқтидори нигоҳдорӣ азим аст. Мо дар бораи иншоотҳое сухан меронем, ки метавонанд гигаватт{7}}соат энергияро захира кунанд. Не мегаватт-соат. гигаватт{11}}соат. Кӯшиш кунед, ки ин корро бо литий-ион кунед.
Албатта, дарднок аст. Ба шумо ҷуғрофиё лозим аст. Ба шумо ду обанбор лозим аст. Ба шумо фарқияти дурусти баландӣ лозим аст. Шумо наметавонед яке аз инҳоро дар Канзас созед. Танҳо иҷозати экологӣ солҳо мегирад. Ва хароҷоти пешакӣ? астрономӣ. Аммо вақте ки онҳо сохта мешаванд, ин нерӯгоҳҳо 50, 60 ва баъзан 80 сол кор мекунанд. Муассисаи Бат Каунти Вирҷиния аз соли 1985 фаъолият мекунад ва ҳеҷ нишонае аз таваққуф нишон намедиҳад.
Ҳавои фишурда: Равиши зеризаминӣ
Захираи энергияи ҳавои фишурдашуда (CAES) ҷияни аҷиби гидротехникӣ мебошад. Ба ҷои он ки об ҳаракат кунед, шумо ҳаворо ба ғорҳои зеризаминӣ{1}}гурбаҳои намак, конҳои гази табиии тамомшуда, қабатҳои зеризаминӣ, ҳар гуна сохторҳои геологӣ, ки вуҷуд доранд, фишурда истодаед.
Дар соатҳои авҷгири{0}, компрессорҳои барқӣ ҳаворо ба ин фазои зеризаминӣ бо фишорҳое тела медиҳанд, ки гӯшҳои шуморо танҳо дар бораи онҳо фикр кардан водор месозад. Ҳангоме ки ба шумо қувваи барқ лозим аст, ҳавои фишурда хориҷ мешавад, гарм мешавад (одатан бо гази табиӣ, ки қисми он қадар сабз нест) ва аз турбинаҳо мегузарад.
Ҳоло танҳо ду корхонаи тиҷоратии CAES кор мекунанд. Ду. Яке дар Олмон, ки аз соли 1978 кор мекунад ва дигаре дар Алабама аз соли 1991. Технология равшан кор мекунад. Аммо талаботҳои геологӣ сахтанд ва дар бисёр ҷойҳо иқтисод қатъ карда нашудааст. Бо вуҷуди ин, муҳаққиқон корро дар болои версияҳои пешрафта-системаҳои адиабатӣ идома медиҳанд, ки гармиро аз фишурда гирифта ва аз нав истифода мебаранд ва ниёз ба гази табииро аз байн мебаранд. Инҳо ҳоло асосан дар лоиҳаҳои озмоишӣ мавҷуданд.
Flywheels: Зебоии механикии пок
Ман иқрор мешавам, ки-махвоҳо дӯстдоштаи мананд. Дар бораи нигоҳ доштани энергия ҳамчун ҳаракати даврӣ чизи шево вуҷуд дорад.
Системаи маховик аслан як ротори вазнинест, ки дар камераи вакуумӣ чарх мезанад, ки бо подшипникҳои магнитӣ барои кам кардани соиш овезон карда мешавад. Вақте ки шумо қувваи барқи зиёдатӣ доред, моторҳо маховикро тезтар мегардонанд. Вақте ки ба шумо баргардонидани барқ лозим аст, он массаи чархзананда генераторро ба кор мебарад. Физика тоза, беихтиёрона аст.
Маховикҳо дар чизҳое, ки батареяҳо нафрат доранд, бартарӣ доранд: давраҳои разряди босуръат-, миллионҳо давраҳо дар тӯли умри онҳо, вақти вокуниши фаврӣ бо миллисонияҳо чен карда мешавад. Онҳо барои танзими басомад-он танзимоти ночизи доимӣ мувофиқанд, ки шабака бояд дар 60 Гц устувор бошад (ё 50 Гц, вобаста ба макони зисти шумо).
Чӣ онҳо хуб нестанд? Нигоҳ доштани энергия барои муддати тӯлонӣ. Ҳатто бо беҳтарин подшипникҳои магнитӣ ва наздик-вакуумҳои мукаммал, маховикҳо бо гузашти вақт энергияро аз сурб аз даст медиҳанд. Як рӯз нишастанро тарк кунед ва шумо як қисми зиёди энергияи захиракардаатонро аз даст додед. Онро як ҳафта тарк кунед ва хуб, ташвиш надиҳед.
Ҳамин тавр, маховикҳо ҷойи мушаххасро ишғол мекунанд: барномаҳои кӯтоҳ-давомнокӣ, баланд-иқтидор. Марказҳои иттилоотӣ онҳоро ҳамчун нерӯи пул дар тӯли чанд сония истифода мебаранд, ки генераторҳои дизелиро ба кор андохтан лозим аст. Баъзе системаҳои транзитӣ энергияи тормозиро ба маховикҳо барқарор мекунанд ва дар тӯли сонияҳо онро ба роҳи сеюм бармегардонанд. NASA бо онҳо барои киштиҳои кайҳонӣ бозӣ кардааст.
Батареяҳо: Категорияе, ки дар асл ҳама ғамхорӣ мекунанд
Хуб, биёед дар бораи батарея гап занем. Вариантҳои электрохимиявӣ дар солҳои охир таркиданд ва ростқавлона он печида мешавад.
Литий-ионбо сабаби узрнок дар сухбат хукмфармост. Зичии баланди энергия маънои нигоҳдории бештарро дар фазои камтар дорад. Ҳаёти сикли муносиб, махсусан бо химияҳои нав. Хароҷотҳо аз соли 2010 як навъ коҳиш ёфта, -ба мисли 90% коҳиш ёфтанд. Телефони шумо, ноутбуки шумо, мошинҳои барқии шумо ва афзояндаи нигоҳдории шабакавӣ ҳама бо вариантҳои литий- кор мекунанд.
Аммо "литий-ион" як чиз нест. Ин як оила аст. Фосфати оҳани литий (LFP) барои бехатарии беҳтар ва умри дароз-кобальт, ки ҳам аз ҷиҳати ахлоқӣ ва ҳам аз ҷиҳати иқтисодӣ муҳим аст, каме зичии энергияро қурбон мекунад. Истеҳсолкунандагони чинӣ ҳама-ба LFP гузаштанд ва ҳоло он ба ӯҳда гирифта мешавад. Дар ҳамин ҳол, никел-марганец{8}}кобальт (NMC) барои як килограмм энергияи бештар ҷамъ мекунад, ки вақте ки шумо кӯшиш мекунед, ки ба мошини электрикӣ доираи муносиб диҳед.
Ҷониби торикии литий-? Гурезони гармидиҳӣ. Ин батареяҳо метавонанд ба таври аҷиб оташ гиранд, агар вайрон, аз ҳад зиёд пур карда шаванд ё танҳо бадбахт бошанд. Истеҳсолот-энергияталаб аст. Занҷирҳои таъминоти литий ва кобальт бағоҷи ахлоқии худро доранд. Ва дар ҳоле ки инфрасохтори коркарди дубора беҳтар шуда истодааст, аксари батареяҳои сарфшуда то ҳол дар партовгоҳҳо мемонанд.
Батареяҳои ҷараёнмуносибати тамоман дигарро пеш гиранд. Ба ҷои нигоҳ доштани энергия дар электродҳои сахт, онҳо электролитҳои моеъро дар зарфҳои беруна истифода мебаранд. Мехоҳед иқтидори бештари энергетикӣ? Танҳо танкҳои калонтар гиред. Қувва ва энергия ҷудо карда шудаанд, ки тамоми фалсафаи тарроҳиро тағир медиҳад.
Батареяҳои редокс ванадий (VRFBs) версияи баркамолтарин мебошанд. Онҳо амалан то абад давом мекунанд-мо аз 15,000 то 20,000 давра, шояд бештар аз он гап мезанем. Бе таназзул аз разряди амиқ. Электролит фарсуда намешавад; он танҳо тавассути анбори ҳуҷайраҳо ба пеш ва бозгашт ҳаракат мекунад. Бисту{9}}панҷ сол, шумо метавонед электролитро холӣ кунед, ба ҷои дигар интиқол диҳед ва онро истифода баред.
Аммо батареяҳои ҷараён хеле калон мебошанд. Зичии ками энергия маънои онро дорад, ки онҳо барои мошинҳо ё барномаҳои сайёр маъно надоранд. Ванадий ҳам арзон нест. Барои нигоҳдории миқёси шабака-, ки дар он изи пой аҳамият надорад ва дарозумрӣ? Онҳо торафт ҷолибтар мешаванд.
Кислотаи сурб-батареяи аслии барқгиранда аст, асосан бетағйир аз соли 1859. Мошини шумо бо як оғоз. Онҳо арзон, хуб фаҳмо- ва 98% аз нав истифодашавандаанд. Аммо умри давра миёна аст, зичии энергия паст аст ва онҳо вазнинанд. Барои барномаҳои шабакавӣ, онҳо асосан иваз карда шудаанд, аммо онҳо то ҳол дар системаҳои эҳтиётии нерӯи барқ бартарӣ доранд, ки арзиши онҳо аз ҳама чизи дигар муҳимтар аст.
Натрий-ионнавкорам диккати чиддй медихад. Натрий дар ҳама ҷо-аслан дар оби баҳр мавҷуд аст-, аз ин рӯ нигарониҳои занҷири таъминот асосан аз байн мераванд. Раванди истеҳсолӣ метавонад таҷҳизоти мавҷудаи литий-заводро дубора истифода барад. Иҷрои кор то ҳол дар сатҳи литий- нест, аммо он фарқиятро зуд бартараф мекунад. CATL ба истеҳсоли оммавӣ дар соли 2023 оғоз кард. Дар давоми панҷ сол, натрий- метавонад саҳми ҷиддии бозорро барои нигаҳдории статсионарӣ ба даст орад.
Бояд кайд кунамникел-кадмий(ҳанӯз дар баъзе барномаҳои саноатӣ истифода мешавад, гарчанде ки кадмий заҳрнок аст ва Иттиҳоди Аврупо онро маҳдуд кардааст),никел{0}}гидриди металлй(Приусро пеш аз он ки литий рафт, дар хотир доред?), ванатрий-сульфур(системаҳои баланд-ҳарорат, ки ширкатҳои Ҷопон дар солҳои 2000-ум сахт тела медоданд). Аммо дар ин лаҳза ман чизҳоро номбар мекунам, то онҳоро номбар кунам. Воқеияти амалӣ ин аст, ки батареяҳои литий- ва ҷараён дар он ҷо амал мекунанд, ки ионҳои натрий- зуд ба вуҷуд меоянд.
Нигоҳдории гармӣ: Гармӣ ҳамчун батарея
Ин аст категорияе, ки диққати кофӣ намедиҳад: захира кардани энергия ҳамчун гармӣ (ё хунук).
Захираи намаки гудохтаки станцияхои электрикии офтобй дар шабона чй тавр кор мекунанд. Оинаҳо нури офтобро ба манора равона карда, намаки гудохтаро то 500-600 дараҷа гарм мекунанд. Он намак дар зарфҳои изолятсияшуда нигоҳ дошта мешавад ва вақте ки шумо ба нерӯи барқ ниёз доред, шумо онро барои сохтани буғ ва ба кор андохтани турбина истифода мебаред. Нерӯгоҳи Gemasolar дар Испания метавонад 15 соат пас аз ғуруби офтоб нерӯи барқ тавлид кунад. Дунҳои Ҳилоли Невада гармии кофӣ барои 10 соат тавлид мекунанд.
Чизи ҷолиби намаки гудохта дар он аст, ки нигоҳдории гармӣ арзон аст. Як кВт/соат назар ба батареяҳо хеле арзонтар аст. Чизи аҷиб-набо-самаранокии сафар-дар гардиш аз гармӣ ба нерӯи барқ ва бозгашт бисёр чизҳоро аз даст медиҳед.
Нигоҳдории яхэквиваленти гармии -гузариши вақт аст. Биноҳои тиҷоратӣ обро як шабонарӯз ях мекунанд, вақте ки сатҳи нерӯи барқ паст аст, пас он яхро барои таъмини ҳаво дар соатҳои авҷи нисфирӯзӣ истифода мебаранд. Ин ҷолиб нест, аммо он кор мекунад. Disney World онро истифода мебарад. Бисёр биноҳои офисӣ дар иқлими гарм аз он истифода мебаранд. Шумо аслан яхро ҳамчун батарея барои хунук кардани талабот истифода мебаред.
Инчунин мафҳумҳои навтар мавҷуданд:Батареяҳои Carnotки қувваи барқро ҳамчун гармӣ нигоҳ медоранд ва онро бо истифода аз мошинҳои гармидиҳӣ, зарфҳои оби гарм, ки вақти ба- иваз кардани гармидиҳии барқӣ, анбори гармидиҳии мавсимӣ барои тамоми маҳаллаҳоро бармегардонанд. Коиноти гармидиҳӣ ба таври ҳайратангез чуқур аст.
Гидроген: аломати ваҳшӣ
Захираи энергияи гидроген дорои ҷонибдорони дилчасп ва мунаққидони сахт аст ва ростқавлона, ҳарду нуктаҳои дуруст доранд.
Муроҷиат оддӣ аст: барои тақсим кардани об ба гидроген ва оксиген (электролиз) аз нерӯи барқи аз ҳад зиёд барқароршаванда истифода баред. Гидрогенро захира кунед. Вақте ки ба шумо нерӯи барқ лозим аст, онро тавассути ҳуҷайраи сӯзишворӣ гузаронед ё дар турбина сӯзонед. Гидроген метавонад миқдори зиёди энергияро барои муддати хеле тӯлонӣ-ҳафтаҳо, моҳҳо ва ҳатто фаслҳо нигоҳ дорад.
Интиқод ҳам оддӣ аст: самаранокии -сафар даҳшатнок аст. Шумо дар электролиз 30% гум мекунед. Шумо дар фишурдашавӣ ё моеъ бештар аз даст медиҳед. Бозгашт ба қувваи барқро аз даст медиҳед. Дар охири-то-охир, шумо метавонед 30-40% энергияи аслии худро баргардонед. Онро бо 85-90% барои литий-ион муқоиса кунед.
Пас, кай гидроген маъно дорад? Вақте ки ба шумо лозим аст, ки миқдори воқеан энергияро барои муддати тӯлонӣ захира кунед. Вақте ки шумо равандҳои саноатиро декарбонизатсия мекунед, ки ба гармии баланд ниёз доранд. Вақте ки ба шумо як интиқолдиҳандаи энергия лозим аст, ки онро ба масофаи дур интиқол додан мумкин аст. Вақте ки вариантҳои дигар аслан кор карда наметавонанд.
Олмон ба ҳидроген таваҷҷуҳи зиёд кардааст. Ҷопон низ ҳамин тавр. Австралия барои интиқоли гидрогени сабз ба Осиё инфрасохтори содиротӣ месозад. Оё пардохти ин шарт аз он вобаста аст, ки хароҷот нисбат ба беҳтар шудани батарея- ва батареяҳо зуд беҳтар мешаванд.
Ультра-Кӯтоҳ-Маводи Давомнокӣ
Суперконденсаторҳоэнергияро на ба таври электрохимиявй ба таври электростатикй захира мекунанд. Онҳо метавонанд қариб як лаҳза барқ пур кунанд ва холӣ кунанд, миллионҳо давраҳоро идора кунанд ва зичии бемаънии барқро таъмин кунанд. Он чизе, ки онҳо наметавонанд энергияи зиёд захира кунанд. Як бонки суперконденсаторӣ, ки андозаи як контейнери интиқолиро дорад, метавонад он чизеро, ки батареяи ба андозаи як ҷомадон дорад, нигоҳ дорад.
Нуқтаи ширини онҳо таркишҳои ултра-кӯтоҳ аст: тормози барқароршаванда дар системаҳои транзитӣ, ҳамвор кардани интиқоли қувваи барқ дар дастгоҳҳои барқароршаванда, таъмин намудани тақсими -дуюм қувваи UPS пеш аз гирифтани батареяҳо.
Захираи энергияи магнитии супергузаронанда(SMES) боз ҳам экзотиктар аст. Энергияро дар майдони магнитӣ нигоҳ доред, ки аз ҷониби чархҳои суперноқил ба ҳарорати криогенӣ сард карда шудааст. Наздик-вокуниши фаврӣ, ҳеҷ таназзул, умри беохир. Аммо хароҷот ва мураккабии нигоҳ доштани ҳарорати суперноқил SMES-ро дар барномаҳои нишеӣ нигоҳ дошт-асосан сифати нерӯи барқро барои фабрикаҳои нимноқилӣ ва иншооти дигар, ки ҳатто пастшавии якбораи шиддат миллионҳо доллар арзиш дорад.
Захираи ҷозиба: Идеяи нави кӯҳна
Боз як категорияи дигареро, ки бояд зикр кард: системаҳои вазнин-асоси, ки обкашӣ нашудаанд.
Анбори энергетикӣсистемахои кранхоеро месозанд, ки блокхои азими бетониро васл ва холй мекунанд. Вақте ки энергия арзон аст, блокҳоро бардоред, вақте ки ба шумо қувваи барқ лозим аст, онҳоро тавассути генераторҳо паст кунед. Он аслан бе об бо об насос карда мешавад.
Ширкатҳои дигар конҳои партофташуда-вазнро аз чоҳ кам карда, дубора боло мебардоранд. Ё манораҳои сохташуда-. Ё ҳатто мафҳумҳоеро дар бар мегиранд, ки вагонҳои пур аз сангҳо дар роҳҳои моилӣ.
Ҳайати ҳакамон ҳанӯз дар бораи он, ки оё онҳо метавонанд аз ҷиҳати иқтисодӣ рақобат кунанд ё не. Зичии энергияи нигоҳдории ҷозиба табиатан паст аст-барои захира кардани энергияи пурмаъно ба шумо масса ва баландии зиёд лозим аст. Аммо тарафдорон бар он ақидаанд, ки истифодаи масолеҳи арзон (бетон, шағал) ва механикаи оддӣ метавонад батареяҳоро аз рӯи хароҷот барои барномаҳои дарозмуддат бартараф созад.
Пас, дар асл чӣ муҳим аст?
Агар шумо то ин вақт хонда бошед, шумо шояд ҳайрон шавед: кадом технология пирӯз мешавад?
Саволи нодуруст.
Захираи энергетикӣ ғолиби{0}}ҳамаи бозор- нест. Технологияҳои гуногун дар асоси давомнокӣ, вақти вокуниш, макон, сохтори хароҷот ва татбиқ ба ҷойҳои гуногун мувофиқат мекунанд.
Танзими басомад дар миллисонияҳо лозим аст? Маховикҳо ё батареяҳо. Барои як нерӯгоҳи офтобӣ чаҳор соат захира кардан лозим аст? Батареяҳои литий- ё ҷараён. Оё лозим аст, ки изофаи мавсимии барқароршавандаро иваз кунед? Эҳтимол, агар ҷуғрофиё имкон диҳад, гидроген ё оби насосӣ. Дар вақти баландтарин талабот бояд биноро хунук кунед? Нигоҳдории ях.
Шабакаи оянда дар як технологияи нигоҳдорӣ кор намекунад. Он технологияҳои сершумори{1}}суперконденсаторҳоро барои вокуниши фаврӣ, батареяҳо аз дақиқаҳо то соатҳо, обкашӣ барои велосипедронии ҳаррӯза, гидроген ё гармиро барои муддати тӯлонӣ фаро мегирад. Ҳар як слот дар спектри давомнокӣ эҳтимолан бо он чизе, ки технологияи беҳтаринро барои ин барномаи мушаххас пешниҳод мекунад, пур карда мешавад.
Қисмати ҳаяҷоновар он аст, ки хароҷот тақрибан дар ҳамаи ин категорияҳо меафтанд. Нархи батареяи литий-кимат шуд. Электролизерҳо аз паи ҳамин гуна каҷи омӯзиш мераванд. Истеҳсоли батареяи ҷараён афзоиш меёбад. Ҳатто обҳои насосӣ бо системаҳои ҳалқаи пӯшида ва обанборҳои зеризаминӣ навоварӣ мебинанд.
Даҳ сол пеш, ҳеҷ яке аз инҳо дар миқёс аз ҷиҳати иқтисодӣ муфид набуд. Акнун? Захира сегменти босуръат рушдёбандаи-бахши энергетика мебошад.