Альтернативная энергетика: как развиваются технологии хранения

Использование альтернативных источников электроэнергии распространяется во всем мире и требует развития средств для её масштабного хранения. Преимущества «зеленого» электричества очевидны, но его массовое применение все же пока недоступно. Почему? Выработка, например, солнечной или ветровой энергии имеет непостоянный характер, соответственно мы должны сохранять её для дальнейшего использования. Такая «сезонность» выдвигает требование к технологиям хранения. Особенно это актуально для регионов, где колебания в потреблении более значимые.

Планируется, что к 2030 году значительную часть всего энергопотребления займет ВИЭ (более 30%). В эту отрасль уже сейчас активно инвестируются средства, особенно на фоне активного изменения климата. По подсчётам, использование альтернативной энергетики приведет к сокращению вредных выбросов в атмосферу, которые оказывают колоссальное влияние на состояние экологии. Подробнее использование ВИЭ мы обсуждали в нашей предыдущей статье. Но сейчас стоит проблема в производстве и утилизации аккумуляторов, предназначенных для альтернативной энергетики. Давайте посмотрим, какие варианты есть сейчас:

Гидроаккумуляторы

Это является самым старым, отлаженным и потому распространенным способом хранения в промышленных масштабах. В чем суть? У нас есть два резервуара, расположенных на разных уровнях, один сверху, другой снизу. Когда требуется небольшое количество энергии, она используется для того, чтобы закачивать воду в верхний резервуар. Когда спрос на электроэнергию возрастает, вода сливается на гидрогенератор, там крутит двигатель и таким образом вырабатывает электроэнергию.

В Германии для создания гидроаккумуляторов предлагают использовать старые угольные шахты или бетонные сферы, которые будут размещаться на дне океана. 

Технология хранения электроэнергии в гидроаккумуляторах считается одной из самых эффективных и может использоваться длительное время. Но подходит она не для всех географических условий. 

Пневматический аккумулятор

По принципу работы эта технология похожа на гидроаккумуляторы, но вместо воды там воздух. Принцип работы тот же: двигатель закачивает воздух в накопитель, сжатый воздух выпускается, вращает турбину и вырабатывает энергию. Но в отличие от гидроаккумуляторов, пневматические имеют меньшую эффективность. Среди недостатков и необходимость использования большого количества дешевой электроэнергии. Сейчас для промышленного использования этот способ не подходит, а скорее используется для экспериментов и дальнейшего его развития. 

Термальные хранилища

Эта технология предназначена для охлаждения современных домов. Работает она так: в момент невысокой нагрузки на электросети (ночью) вода в термальных хранилищах замораживается, а днем лед тает и охлаждает здание. Поэтому днем не нужно использовать кондиционер, а значит и дополнительную электроэнергию для охлаждения. 

Традиционные аккумуляторы

Такие аккумуляторы работают также, как и в вашем ноутбуке, смартфоне или электрокаре, только с большими объёмами. Состоят они из графита и оксида лития, смазанных электролитом, и тонкой перфорированной пленки, свернутой в рулончик. Например, Tesla использует такие аккумуляторы в своих изобретениях и поставляют аккумуляторы для промышленных масштабов тоже.

Солнечные термоэлектростанции

Соль выступает в качестве теплоносителя, поэтому её размещают на солнечных тепловых станциях и установках, где гелиостаты собирают тепло и нагревают жидкость внутри с помощью расплавленной соли. Что происходит: с помощью зеркал лучи направляются на резервуар с солью, под воздействием температур она плавится и переносит тепло. С помощью этого тепла вода превращается в перегретый пар. Этот пар вращает турбину и вырабатывается электроэнергия.