Enerji depolama teknolojileri dünyayı nasıl değiştirecek?

Metin: Andrey VELESYUK

Geçen yıl, milyarder Elon Musk halkı bir kez daha heyecanlandırdı: 100 gün içinde şirketi, toplam kapasitesi 100 MW olan bir elektrik depolama tesisi inşa etti ve işletmeye hazırladı. Bu, enerji depolama teknolojileri ve bunların gelişiminin getirebileceği değişiklikler hakkındaki tartışmayı yoğunlaştırdı. Rusya'nın yaklaşan değişikliklere nasıl hazırlandığını ve tam olarak neyin beklemeye değer olduğunu anlamaya karar verdik.

Fotoğraf: Flickr.com, Flickr/U.S. Enerji Bakanlığı, Siemens.com, Rosatom,
Newsroom.ucla.edu

Genel durum
Geçen yıl Ağustos ayında, Enerji Bakanlığı Rusya Federasyonu'nda Elektrik Depolama Sistemleri Pazarının Geliştirilmesi Konsepti'ni yayınladı.

Rusya, önemli bir gecikmeyle, ulusal bir enerji depolama sistemleri endüstrisi oluşturmaya ve bu sistemlerin ekonominin çeşitli sektörlerinde kullanılması için bir pazar geliştirmeye başlıyor. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde 2010 yılında, ülkenin 2020 yılına kadar 1325 MW depolama kapasitesine sahip olacağı Kaliforniya Enerji Depolama Yetkisi programını başlattılar. İngiltere ve Çin 2016'da bu konuyla ilgilendi: ilki 201 MW'lık depolama sistemi satın aldı, ikincisi 2021'e kadar 46 GW'lık depolama sistemi kurmayı planlıyor. Ve geçen yıl medya hikayeyi tekrarladı, yine Elon Musk ana karakter oldu: Avustralya'da dünyanın en büyük lityum-iyon pil sistemi 100 günde inşa edildi (Referansa bakın).

Rus “Konsepti”nin yazarları, ülkede hâlihazırda gerçekleşen elektrik depolama sistemleri pazarındaki ana olayları listeledi: “birçok yeni şirket kuruldu”, özel konferanslar düzenleniyor, Milli Eğitim Bakanlığı ve Science, üç yılda 1,3 milyar ruble tahsis etti. ilgili Ar-Ge için yenilikçi geliştirme programları bulunmaktadır. Bütün bunlardan bir sonuç çıkarıldı: Rusya'da, endüstrinin ve elektrik depolama sistemleri pazarında çığır açan bir etkinin elde edilmesini sağlamayan izole ve koordine olmayan eylemler hala yürütülüyor.

• "Enerji İnterneti" - dağıtım enerjisi sektörünün bir parçası olarak elektrik depolama sistemlerinin kullanılması;
• "yeni genel plan" - büyük bir merkezi enerji sektörünün parçası olarak enerji depolama sistemlerinin kullanılması;
• "hidrojen enerjisi" - özerklik, hareketlilik, çevre dostu olma için yüksek gereksinimlere sahip enerji için hidrojen döngüsünde enerji depolama sistemlerinin kullanılması.

Çoğu uzman tavsiyesi öngörülebilirdir. Kural olarak, pilot projelerin uygulanmasını, Ar-Ge'nin desteklenmesini, düzenleyici engellerin kaldırılmasını, talebi canlandırmak ve pazarı geliştirmek için önlemler geliştirilmesini ve bilimsel ve teknolojik altyapıyı geliştirmek için önlemler alınmasını önerirler. "Konsept"te bahsedilen ve son kullanıcılar için fiyatlandırma kurallarını değiştirerek, özellikle de büyük ölçüde farklılaştırılmış tarifeler ve talep yönetimi getirerek pazarın dolaylı olarak uyarılması.

Belgenin yazarları, 2025 yılına kadar elektrik depolama sistemleri (elektrik ve hidrojen yakıtı için depolama sistemleri) için küresel pazar hacminin yılda yaklaşık 10 milyar dolar olacağını iddia ediyor.

25 milyon dolarlık anlaşmazlık

Avustralya'nın yenilenebilir enerjiye bağımlı Güney Avustralya eyaletinde 1,7 milyon kişi yaşıyor; düzenli olarak güç kaynağıyla ilgili sorunlar yaşıyorlardı. Yoğun dönemlerde daha fazla elektrik sağlamak için eyalet genelinde yeterli depolama yoktu. Geçen yıl Mart ayında Tesla'nın kurucusu ve CEO'su Elon Musk, bu sorunu çözeceğine dair söz vermişti.

Milyarder, Güney Avustralya eyaletine 100 gün içinde kesintisiz elektrik sağlamaya hazır olduğunu tweetledi. Kurulum maliyetleri ve vergiler hariç, 25 milyon dolarlık bir maliyetle oraya 100 MW'lık bir pil sistemi kurma sözü verdi. Şirket bunu 100 günde yapmayı başaramamış olsaydı, müşteriler Tesla'ya bir kuruş ödememiş olacaktı.

Temmuz ayında Elon Musk, Avustralya makamlarından dünyanın en büyük lityum-iyon pil sistemini burada kurmak için onay aldığını açıklamıştı. Güç depolama istasyonu, Neoen'e ait olan Jamestown'daki bir rüzgar çiftliğine bağlandı. Batarya sisteminin toplam kapasitesi 100 MW, kapasitesi 129 MWh idi.

Kasım ayında Tesla, 100 MW'lık bir Powerpack süper kapasiteli pil sisteminin kurulumunun tamamlandığını duyurdu. Doğru, aynı zamanda, Mashable yayını, resmi çalışmaya başladığında, sistemin zaten tasarım kapasitesinin yarısında - 50 MW - çalıştığını buldu. Yani resmi olarak koşul karşılandı, ancak Musk resmi onaydan önce istasyonu inşa etmeye başlayarak kendini güvence altına aldı.

Ancak bu pillerden iki günde 800 bin dolar (Avustralyalı) kazanan Neoen şirketi kızmadı.

Depolama teknolojileri enerji ortamını değiştirecek
VYGON Danışmanlık danışmanları, enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesinin, yenilenebilir enerji kaynaklarına (YEK) dayalı üretim tesislerinin payındaki büyümede de kilit bir rol oynayacağından emindir.

Her ne kadar gelişmiş ülkelerde bu segment oldukça hızlı büyüyor olsa da: 2017'de Almanya'da elektriğin %36,1'i yenilenebilir enerji kaynaklarından üretildi (bir önceki yıla göre %3,8 daha fazla). Danimarka'da, ülkenin elektrik talebinin %40'tan fazlası bu tür kaynaklardan karşılanmaktadır.

Uluslararası Enerji Ajansı'na (IEA) göre, önümüzdeki 25 yıl içinde dünyanın işletme kapasitelerinin üçte birinden fazlasının (2,3 bin GW) yaş sınırına ulaşacağını ve kullanımdan kaldırılacağını da dikkate almakta fayda var. Ve büyük olasılıkla, enerji depolama teknolojilerinin maliyetinde önemli bir azalma olması durumunda, tüm bu santrallerin yerini dağıtık yenilenebilir enerji üretim tesisleri alacaktır. Ancak şu ana kadar her şey çözümlerin yüksek maliyetine bağlı.

VYGON Consulting uzmanları ayrıca, yakın gelecekte, önemli rezerv marjları olmayan ada ve otonom sistemlerde enerji depolama teknolojileri ile yenilenebilir enerji üretimi arasında ağ paritesine ulaşılmasının bir atılım olacağına inanıyor. Bu tür bölgelerin canlı örnekleri, Rusya'nın Uzak Kuzey ve Uzak Doğu'nun yalıtılmış bölgeleridir. Depolama sistemleriyle birlikte yenilenebilir enerji üretim kapasitelerine dayalı hibrit güç kaynağı çözümlerinin deneysel ve endüstriyel uygulaması için pilot bölge olabilecek kişiler onlardır.

RUSNANO Management Company Yönetim Kurulu Başkan Yardımcısı Yury Udaltsov da çok sayıda depolama cihazının ortaya çıkmasının enerji sistemini temelden değiştireceğine inanıyor. Şimdi, frekans düzenlemesi için, dağıtıcı belirli saatlerde zirveleri karşılamak için büyük bir kapasite rezervi ayırıyor. Sonuç olarak, istasyonlar ortalama olarak olabileceklerinden daha az yüklenir. Endüstriyel depolamanın gelişiyle, üretim ve tüketim çizelgeleri ayrılabilir ve her iki taraf için uygun hale getirilebilir. Bu, manevra kabiliyetine odaklanan elektrik ve güç mühendisliği pazarlarını temelden değiştirecek. Eğer ihtiyaç yoksa, nükleer santralin temel işletme moduna alınması ve “yedek” kapasitelerin muhafaza edilmemesi yeterlidir. Ancak Yu.Udaltsov, bunun 20 yıldan önce mümkün olmayacağını kaydetti.

Değişen enerji ortamındaki bir başka eğilim, özellikle gelişen akıllı ev segmenti olmak üzere elektrik tüketimiyle ilgilidir. Yaşam destek sistemlerinin yönetiminin mümkün olduğunca otomatikleştirildiği konutlardan bahsediyoruz. Pazarlama şirketi Zion Market tarafından hazırlanan bir rapora göre, akıllı ev çözümleri için küresel pazar şu anda 246 milyar dolar ve 2022 yılına kadar yıllık ortalama gelir artış oranı %17,5 olacak. IDC'deki analistler ise, geçen yıl dünyada 433,1 milyon akıllı ev cihazının satıldığını ve önümüzdeki beş yıl içinde ortalama yıllık büyüme oranının yaklaşık %18,5 olacağını savunuyorlar. Yani 2022 yılına kadar dünyada şimdiden 939,7 milyon benzer cihaz olacak. Rusya Federasyonu Dijital Ekonomi programında “akıllı evler”den oluşan “akıllı şehirler”in oluşturulması kilit alanlardan biri olarak gösteriliyor.

Bir "akıllı evin" enerji beslemesinin özelliği, bağlı video cihazları, güvenlik sistemleri, duman dedektörleri, "akıllı" aydınlatma cihazları vb. nedeniyle çok enerji yoğun hale gelmesidir. Evin güvenliği enerji kaynağına bağlıysa, ekipmanın güvenilirliği ve kesintisiz çalışması tüketici için çok önemlidir. "Akıllı ev" sahipleri, aydınlatma, uyarı ve yangın güvenliği gibi en önemli sistemlere bağlı otonom jeneratörleri ve kesintisiz güç kaynaklarını (UPS) giderek daha fazla kullanıyor. Böylece, dağıtım enerjisi segmentinin aktif gelişimine tanık oluyoruz.

Piller neden her yerde kullanılmıyor?
İlk anlaşılır enerji depolama teknolojisi 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı - bunlar pompalanan depolama santralleriydi. Elektrik talebinin düşük olduğu bir dönemde (örneğin geceleri), pompalı depolama santralleri suyu üst rezervuara çekmek için tüketir. Ve yoğun yük zamanlarında (örneğin, bir metropolde sabah saatlerinde), keskin bir su tahliyesi nedeniyle elektrik üretirler.

Rusya'da bu tipte faaliyet gösteren tek tesis, Moskova Bölgesi'ndeki Zagorskaya PSP'dir. Büyükşehir bölgesinin en yüksek elektrik tüketimini karşılamaya yardımcı olur.

Bugün dünyadaki çeşitli enerji depolama sistemlerinin toplam kapasitesi yaklaşık 150 GW'dır. Depolama sistemlerinin büyük çoğunluğu (%97), yeni pompajlı depolamalı elektrik santrallerinin inşasına yılda 7-10 milyar $ yatırım yapılan pompajlı depolamalı elektrik santralleri tarafından karşılanmaktadır.) ve ABD (22.561 MW, 38 pompalı depolamalı elektrik santrali) ). Diğer sürücüler arasında basınçlı hava sistemleri, sodyum sülfit ve lityum piller öne çıkıyor.

Pillere gelince, uzmanlar kurulum maliyetlerini 1 kW kurulu güç başına 200-800 $ aralığında tahmin ediyor. Kurşun asitli aküler en düşük maliyete sahiptir. Şarj edilebilir pillerin en büyük dezavantajı, pompaj depolamalı enerji santrallerine kıyasla ömürlerinin düşük olmasıdır. Pil ömrü, kullanım sıklığına, deşarj oranına ve derin deşarj döngüsü sayısına bağlı olarak oldukça fazla değişiklik gösterebilir.

Elektrik depolama sistemlerinin finansal ve teknolojik olanlara ek olarak açık olmayan bir yönü daha vardır - bu ahlaki bir yöndür. Gerçek şu ki, tüm modern teknolojinin üzerinde çalıştığı pillerin ve şarj edilebilir pillerin üretimi için kobalt kullanılıyor. Dünyada her yıl yaklaşık 120.000 ton kobalt çıkarılıyor ve üretiminin %60'ı Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nden geliyor. Karşılaştırma için: Kanada, üretimin %6'sını, Avustralya - %4'ünü, Rusya - %3'ünü oluşturuyor. Kobalt fiyatları hızla artıyor ve bu, Kongo'daki üretiminin büyümesini teşvik ediyor.

Meduza çevrimiçi yayınında alıntılanan UNICEF'e göre, 2014 yılında 150.000 yerel madenciden yaklaşık 40.000'i çocuktu. Ayrıca, Uluslararası Af Örgütü'ne göre kobaltın fiyatı artmaya başladıktan sonra madenlerde daha fazla çocuk vardı. Bazıları dört yaşından büyük değil. Bir çocuğun çalışma günü ortalama 12 saat sürer, günlük kazancı 1-2 dolar civarında dalgalanır.

Ancak uzmanlar, kobalt fiyatlarının yükselmesini önlemenin ve tüketimini azaltmanın mümkün olduğuna inanıyor. Kobaltın yerini alabilecek (daha doğrusu pillerdeki payını mevcut %50'den %10'a indirebilecek) metallerden biri de nikeldir. Dünyadaki rezervleri daha fazladır, ülkeler arasında daha eşit dağılmıştır ve bu nedenle daha ucuzdur. Bu durumda ahlaki sorunu çözmek mümkün olacaktır.

Lityum iyon pillere bir alternatif
İlk lityum iyon piller, 1991 yılında Sony tarafından piyasaya sürüldü. O zamandan beri kapasiteleri neredeyse iki katına çıktı: 110 Wh/kg, 200 Wh/kg'a dönüştü; hala pil dünyasına hakimler, ancak bilim adamları aktif olarak yeni enerji depolama teknolojileri üzerinde çalışıyorlar. İşte en ilginç olanlar.

Sodyum iyon piller. Bu tür pillerde, elektrotlar arasında hareket eden iyonlar olarak sodyum kullanılır. Düşük maliyetle, bu tür pillerin ana dezavantajı küçük kapasiteleridir. Stanford Üniversitesi'nden bilim adamları, kapasitansta artışa izin veren yeni bir sodyum katot geliştirdiler. Şimdiye kadar yalnızca ilk testlerin geçmiş olmasına rağmen, bilim adamları gelecekte tam teşekküllü verimli bir pil oluşturmak için anodun malzemesini ve yapısını optimize etmeyi planlıyorlar.

Alüminyum bazlı şarj edilebilir piller. Aynı Stanford Üniversitesi'ndeki bir grup araştırmacı, birkaç yıldır güneş enerjisinin biriktirilmesine ve depolanmasına izin verecek ucuz bir çözüm üzerinde çalışıyor. Pil, bir elektrolit içine daldırılmış bir alüminyum anot ve bir grafit katottan oluşur. Sonuncusu olarak, şimdiye kadar aktif olarak gübre olarak kullanılan kimyasal bir bileşik olan üre üzerinde karar kıldık.

Böyle bir pil 45 dakikada tamamen şarj olur ve lityum iyon pillerin aksine yanmaz. Şimdi bilim adamları, pilin ticari bir versiyonu üzerinde, öncelikle ömrünü uzatmak için çalışıyorlar - mevcut versiyon yalnızca 1500 döngüye dayanabiliyor.

Organik hızlı şarj olan piller.İsrailli start-up StoreDot, geçen yıl elektrikli araçlar için kendi teknolojileri temelinde geliştirilen bir bataryayı piyasaya sürdü. Şirketin daha önce bir pilde kullanılmadığını söylediği nanomalzeme katmanları ve organik bileşikler kullanıyorlar.

Sonuç, 5 dakikada şarj olan ve bu şarjla 300 mil yol alabilen bir pildir. StoreDot CEO'su Doron Myersdorf, şarjın elektrikli araçların popülaritesini artırmaya yardımcı olacağını söyledi. İlk olarak, şarj hızı nedeniyle. İkincisi, FlashBattery lityum iyon pillerden daha güvenli olduğu için daha yüksek sıcaklıklara dayanabilir ve yanmaz.

Katı Hal Piller. Geçen yıl Toyota, kendi üretiminde çığır açan bir keşif duyurdu. 2020 yılına kadar otomobil devi, içinde sıvı veya jel elektrolit bulunan tamamen katı hal lityum piller üretmeye başlamayı planlıyor. Mevcut olanlardan daha yoğun, daha küçük ve daha hafif olacaklar. Başka bir artı, uzun bir hizmet ömrüdür.

Süper ve ultra kapasitörler. Bunlar, bir kapasitörün (bir elektrik yükünü biriktirip serbest bırakabilen bir elektronik bileşen) ve bir kimyasal akım kaynağının (bir pil veya bir akümülatör) melezleridir. Lityum-iyon pillerle karşılaştırıldığında, süper kapasitörler daha hızlı şarj-deşarj oranına ve daha uzun ömre sahiptir.

Kongran projesinin başkanı Semyon Chervonobrodov, EnergyLand.info ile yaptığı bir röportajda, grubunun fiziksel çalışma ilkelerinde temelde farklı olan iki elektrik enerjisi depolama cihazının prototiplerini oluşturmayı başardığını söyledi. Birincisi, bu tür enerji depolaması için yüksek özgül kapasiteye sahip bir süper kapasitördür. İkincisi, temelde yeni bir katoda sahip bir lityum-iyon hibrit süper kapasitördür. Poliamino asitlere dayanan yeni, çevre dostu bir elektrolit de yaratılmıştır.

Taşımacılık endüstrisini süper kapasitörlerin ana uygulama alanı olarak görüyor. Şimdi üretim maliyetini düşürmek için çalışmalar devam ediyor.

Depolama istasyonlarının inşası kaçınılmazdır
Modern dünyada, CO2 tutma ve depolama tesisleri olmadan kömür yakıtlı üretimin kademeli olarak devreden çıkarılmasına yönelik bariz bir eğilim var. Tahminlere göre 2030 yılına kadar mevcut üretim kapasitelerinin 2/3'ü devre dışı bırakılacak. Bunun yerine, bazı eyaletler yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiyor.

Kararsız RES'in enerji sistemine entegrasyonu, emisyonlarda bir azalmaya yol açar, ancak enerji sisteminin esnekliğini artırma sorununu gündeme getirir.

Aynı zamanda, akıllı ev teknolojilerinin gelişmesi de dahil olmak üzere elektriğe olan ihtiyaç hızla artıyor. Önümüzdeki yıllarda milyonlarca ek cihaz internete bağlanacak. Örneğin, IDC analistleri geçen yıl dünya çapında duman dedektörleri, alarmlar, video gözetim sistemleri gibi 433,1 milyon akıllı ev cihazının satıldığını iddia ediyor; önümüzdeki beş yılda, ortalama yıllık satış büyüme oranı yaklaşık %18,5 olacaktır. Yani, 2022 yılına kadar dünyada bu türden 939,7 milyon cihaz olacak. Bütün bunlar, enerji endüstrisinin işleyişinin çeşitli yönlerini ve her şeyden önce tüketim hacimlerini ve depolama yöntemlerini etkileyemez.

Bazı eyaletlerdeki tüm bu değişikliklerle bağlantılı olarak, örneğin Endonezya (2025'e kadar 3 GW) ve İspanya'da (8,8 GW) gibi, yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesine yönelik planlarda pompajlı depolama tesisleri inşa etme ihtiyacı şimdiden belirlendi. 2020 ye kadar). Ve California eyaletinde, enerji depolama politikası 2010 yılında eyalet yasama organı tarafından tanımlandı ve kamu hizmetleri ile diğer enerji şirketlerinin depolama tesisleri satın almayı planlamasını gerektiriyor.

Uzmanların tahminlerine göre, önümüzdeki yıllarda enerji depolama hacmindeki ana büyüme, lityum iyon piller kullanılarak yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu yoluyla sağlanacak. 2023 yılına kadar, bu tür pillerden elde edilen yıllık gelirin 18 milyar dolara çıkması bekleniyor.Mevcut en büyük enerji depolama sistemleri olan pompajlı depolama tesislerinin, sistem genelinde enerji depolama arasındaki lider konumlarını bir süre daha korumaları muhtemel olsa da.

Rusya bu küresel eğilime nasıl katılacak? Henüz bir cevap yok. Pazarın gerçek gelişimi için birkaç departman kavramı vardır. Enerji depolama teknolojilerinin gelişimi ve talep beklentileri açısından ülke içindeki duruma genel bir bakış hazırlıyoruz. Derginin sonraki sayılarından birinde arayın.

Dünya nasıl elektrik tasarrufu sağlar?

İrlanda-Alman melezleri
İrlandalı yetkililer, 2020 yılına kadar ülkedeki enerji dengesinin %40'ının RES tarafından sağlanmasını planlıyor; 2035 yılına kadar bu rakamı %100'e çıkarmak istiyorlar. Bu elektriğin çoğu büyük rüzgar çiftliklerinden geliyor.

Sistemi stabilize etmek için, Güney Dublin'deki Alman Freqcon GmbH şirketi, Tallaght Akıllı Şebeke Test Yatağı için 2016 yılında Maxwell ultrakapasitörler ve Li-ion pillerle entegre bir enerji depolama sistemi devreye aldı. Lityum-İyon UltraBattery, bir kimyasal pil ile bir ultrakapasitörün hibritidir. Pil tedarikçisi Ecoult, buluşun güvenli, sürdürülebilir, güvenilir ve geri dönüştürülebilir olduğunu iddia ediyor. Sistem 300 kw kurulu güce ve 150 kwh kapasiteye sahiptir.

Öncelikle, dağıtım şebekesinin istikrarını desteklemek ve yenilenebilir enerji kaynaklarıyla çalışan elektrik santrallerinde elektrik üretimindeki düzensizlikle ilgili sorunları çözmek için sistemin işleyişini göstermek için geliştirilmiştir.

Sistem yaşayabilirliğini gösterirse, tüm Dublin'de ve gelecekte İrlanda'nın her yerinde konuşlandırılacaktır.

Hollandalı akülü arabalar
Bu yılın nisan ayında Mitsubishi, Hitachi ve Engie ile elektrikli araçların binalar için yenilenebilir enerji depolaması olarak kullanılmasına yönelik ortak bir proje duyurdu.

Test çalışmaları, Hollanda'nın Zaandam şehrinde bulunan Engie ofis binasında gerçekleştirilecek. Hitachi orada, şebekeye geri güç gönderebilen V2X çift yönlü şarj cihazını kurdu.

Şarj cihazı, sırayla güneş panelleri ile donatılmış binanın güç kaynağına bağlanır. Piller genellikle fazla elektrik ürettiğinden, elektrikli aracın pilinde depolanacaktır. Bir kesinti durumunda, bu araçlar acil durum gücü olarak görev yapacak. Şirket, pil olarak Mitsubishi Outlander Elektrikli Aracı (PHEV) kullanacak.

Deney başarılı olursa, benzer enerji düzenleme sistemlerinin oluşturulmasına katılabilecek elektrikli araç hattının genişletileceği taahhüt ediliyor. Bir İngiliz enerji şirketi olan Moixa, yeni Nissan LEAF'lerden yalnızca on tanesinin, bin evde bir saatlik standart enerji tüketimi için yeterli olacak kadar enerji depolayabildiğini iddia ediyor.

Elektrikli araçların bu şekilde kullanıldığını ilk duyuran Renault uzmanları oldu: Portekiz'in Madeira adalarında pillerin sabit enerji depolaması olarak kullanılacağı akıllı bir elektrik ekosistemi yaratma sözü verdiler.

San Diego'dan ultra kapasitörler
2016'dan bu yana, UC San Diego kampüsü, 42 MW'lık bir tepe güce sahip mikro şebeke moduyla çalışıyor.

Kampüs, küçük bir kasabadaki gibi 45 bin kişiye ev sahipliği yapıyor. Bir kombine çevrim santrali (30 MW), bir yakıt pili istasyonu (2,8 MW) ve bir güneş fotovoltaik istasyonu (2,2 MW) dahil olmak üzere tüketimin %85'i kendi üretimi tarafından karşılanmaktadır.

Depolama sistemi, standart lityum iyon depolama ve ultra kapasitörlerden organize edilmiştir. Projenin amacı, ultrakapasitörlerin pillerden daha ekonomik bir enerji depolama sistemi ve daha iyi yanıt süreleri sağlayabilmesini sağlamaktır.

Daha önce söylediğimiz gibi, ultra- veya süper kapasitörlerde yükler kimyasal olarak değil elektrostatik olarak ayrılır. Bu, ultrakapasitörlerin bir saniyeden daha kısa sürede şarj ve deşarj olmasına, geniş bir sıcaklık aralığında (-40 0С ila +65 0С) normal şekilde çalışmasına, 1 milyon şarj / deşarj döngüsünü güvenilir bir şekilde yerine getirmesine ve titreşime direnmesine olanak tanır. Kondansatör bankası araç aküsüne paralel bağlanır. Paralel devre, pilin ömrünü büyük ölçüde artırarak daha küçük bir kapasiteye ve dolayısıyla daha küçük boyutlara sahip olmasını sağlar.

Ultrakapasitörlerin ortaya çıkmasından önce, kapasitörlerin büyük boyutu nedeniyle bu şema gerçekleştirilemezdi. Artık ani bir güç düşüşü olursa ultrakapasitör modüller sistemi destekliyor ve güneş enerjisi arttığında şarj oluyorlar. Böylece, ultrakapasitörler frekans kontrolü gibi hızlı işlevleri yerine getirirken, piller tüketimin tepe noktasını kaydırmak ve bir çalışma rezervi oluşturmak için kullanılır.

Enerji üreten istasyonların adında hep “elektro” kelimesinin geçtiğine dikkat ettiniz mi? Yani “girdiye” ne uygularsak uygulayalım, “çıktı” elektrik formundaki enerjidir.

Bir elektrik akımının metallerde akabileceği ve manyetik alanda dönen bir tel çerçevede bir voltajın ortaya çıktığı keşfedildiğinden, enerjiyi dönüştürmenin, iletmenin ve dağıtmanın mükemmel bir yolunun elde edildiği ortaya çıktı.

Nitekim düşen suyun enerjisi veya yanma sırasında açığa çıkan ısı nasıl bir mesafeye aktarılır? Değirmeni tahrik eden hidrolik çarkın dönüşünü sahada kullanmak tabii ki mümkündür. Şehirlerde olduğu gibi evleri ısıtmak için sıcak suyu borularla aktarabilirsiniz. Ancak çok kilometrelik dönen bir şaft takmayın! Evet ve borular çok uzunsa su soğur.

Ancak, prensipte dönüşü oluşturabilen her şeyden enerji alan elektrik jeneratörleri, daha sonra yüzlerce ve binlerce kilometre boyunca kablolar aracılığıyla enerji aktaran bir elektrik akımı üretir. Elektrikli araçlardan, şehirlerin sokaklarındaki ve evlerimizdeki lambalardan ve ağa bağlanmaya yetecek kadar tüm cihazlardan beslenirler. Bir bebeğin emziğe bağlı olması gibi, bugün neredeyse tüm dünyanın elektriğe bağlı olduğunu söylemek abartı olmaz.

Ve bir yere "kablolar" yoluyla enerji sağlanmazsa ne yapmalı? O zaman piller bize yardım edecek. Bu gerçekten bir cankurtaran! Taşınabilir radyolarda ve teyplerde, hesap makinelerinde ve işitme cihazlarında - çok sayıda modern cihazda, bu küçük elektrik kaynakları "oturur".

Bu minyatür cihazların yanı sıra, arabalardan tanıdığınız oldukça büyük piller de var. Onlar için yılda 100 milyondan fazla kurşun pil üretiliyor. Ve tüm ülkelerin filolarının dizel denizaltıları, 180 tona kadar olan benzer pillerle donatılmıştır!

Ne yazık ki, büyük kütle ve içlerinde kullanılan zararlı kimyasallar, otonom elektrikli çekişte ulaşımın yaratılmasının önünde hala engel teşkil ediyor.

Bu, binlerce bilim adamının, mühendisin ve mucidin onlarca yıldır uğraştığı bir görevdir. Şimdiye kadar, diğer enerji kaynaklarından, yani sık sık yeniden şarj edilmeden uzun süre uzaklaşmaya izin verecek, temelde yeni bir pil tasarlamak mümkün olmamıştır.

Ancak öyle görünüyor ki, çevrenin durumu bizi bu icadı yapmaya zorlayacak. Ne de olsa tamamen plastikten oluşan bir pil yarattılar! Hem sıcakta hem de soğukta harika çalışır, yüz defaya kadar deşarj ve şarj edilebilir, neredeyse toksik değildir. Her şey zaten bilinen pillerle karşılaştırılamaz, ancak bu cesaret verici bir adımdır!

Ve bu saatte, hüzünlü doğa Ortalıkta yatıyor, derin bir şekilde iç çekiyor ve vahşi özgürlük onun için değerli değil. Kötünün iyiden ayrılamadığı yer. Ve türbinin parlayan şaftını ve makul emeğin ölçülü sesini ve boruların şarkısını ve barajın parıltısını ve akımla dolu telleri hayal ediyor. N. Zabolotsky Pekala, sakin doğa insanı perili! Dayanamadı...

Arkeologlar, eski insanların yerleşim yerlerini kazarken birden fazla kez kafa yormak zorunda kaldılar. Örneğin, ucu yanmış bir çubuk buldular. Bazıları ateşte mızrak veya ok bilemeye çalıştıklarını söylerken, diğerleri ateşin bu şekilde elde edildiğini iddia ediyor. Tartışmacılar, insanın yaklaşık 100 bin yıl önce bağımsız olarak ateş yakmaya başladığı konusunda hemfikir. Kesinlikle kendi başlarına, çünkü…

Binlerce yıl geçti, ama insan ateşi çalıştırmak için "koşamadı". Sonra düşünceleri akan suya döndü. İlk su çarkı ne zaman ve nerede döndü? Görünüşe göre eski Hindistan'da, Orta Doğu'da ve eski Roma'da piyasaya sürüldü. Nerede olursa olsun ve bu tür tekerlekler uzun süredir insan tarafından kullanılıyor ...

Buhar makinesinin ve daha sonra türbinin icadı ile insanlar nihayet yanma sırasında açığa çıkan ısıyı döndürmeyi ve çeşitli mekanizmaları hareket ettirmeyi başardılar. Bunlar türbin kanatları, araçlardaki tekerlekler ve akım jeneratörlerinin şaftlarıydı. Sorun şu ki, yakıtın yanması sırasında açığa çıkan tüm enerjiyi bizim için yararlı bir işe dönüştürmek için verimli bir şekilde kullanmak imkansız. ...

Evet, zaten dikte eden ekolojidir ve yakında, görünüşe göre, herhangi bir enerji kaynağının gereksinimlerini tamamen belirleyecektir. İnsanların, doğanın kendisinin uzun ve ısrarla sunduğu şeye tekrar tekrar dönmesi şaşırtıcı değildir. Ne de olsa, fosil yakıt rezervleri er ya da geç sona ererse, onu yakarak Dünya'nın ısı dengesini bozarsak, o zaman değil ...

Böyle bir enerji kaynağı, böyle "sonsuza kadar" çalışacak ve hiçbir sakıncası olmayan bir motor icat edilebilir mi? Çevreyi kirletmez, gezegenin ısı dengesini bozmaz, “temiz” enerji dışında hiçbir şey üretmezdi. Yani bizi tüm enerji sorunlarından kurtaran ideal bir cihaz olacaktır. Yüzlerce yıllık bir yaratılış geçmişi var...

Elbette akımın sabit ve değişken olduğunu duymuşsunuzdur. İşte piller ve akümülatörlerin üzerindeki artı ve eksi işaretleri. Bu, önünüzde doğru akım kaynağı olduğunu gösterir. Başka bir deyişle, ona bir ampul veya cihaz bağlarsanız, yüklü parçacıklar zincir boyunca ilerleyerek bir elektrik akımı oluşturacak ve bir yönde olacaktır. A…

Maddenin en küçük yapısı üzerine yapılan çalışmalar, insanları atom enerjisinin keşfine yöneltmiştir. Ne yazık ki, ilk başta bu olağanüstü başarı silah üretimi için kullanıldı. Ancak insanlar yalnızca atom enerjisini anında, patlayıcı bir şekilde serbest bırakmanın bir yolunu değil, aynı zamanda onu dizginlemeyi, yani nükleer reaksiyonların daha yavaş, tabiri caizse kontrol altında ilerlemesini sağlamayı da başardılar. Sonra en küçüğün içinde saklı muazzam enerji...

Güneş ışınlarının altında dururken, yanlarında ne kadar enerji taşıdıklarını doğrudan hissederiz. Ama yine de onu bitkilerin yaptığı gibi depolayamıyoruz. Ancak bu alanda birçok proje, buluş ve fikir var. Örneğin, güneş radyasyonu enerjisinin doğrudan elektriğe dönüştürülmesine izin veren yarı iletken piller. Bu güç kaynakları güneş panelleri üzerine kuruludur...

Arkeologlar, en eski enerji depolama cihazı olan volanın beş buçuk bin yıl önce yapıldığını tespit ettiler. Döndükten sonra oldukça uzun bir süre dönen ve depolanan enerjiyi yavaş yavaş tüketen, pişmiş kilden yapılmış bir çömlekçi çarkıydı. Yakın zamanda Kuzey Kutbu'nda yapılan araştırmalar, kuzey hayvanlarının, özellikle ayıların beyaz tüylerinin yüzde 95'e varan oranda ...

Uluslararası Enerji Ajansı, yenilenebilir enerjinin toplam enerji üretimindeki küresel payının 2021 yılına kadar %28'e yükseleceğini tahmin ediyor. Aynı zamanda, "yeşil" enerjinin ana sorununu - düzensiz elektrik üretimi - çözebilecek teknolojiler geliştirilecektir. Uzmanlar, enerji depolama endüstrisinin yakın gelecekte hızlı bir büyüme yaşayacağından eminler.

Bir güneş enerjisi santrali, yalnızca gündüz saatlerinde ve bulutsuz bir gökyüzünde etkin bir şekilde çalışırken, bir yel değirmeni yalnızca rüzgar estiğinde çalışır ve bu üretim açıklarının bir şekilde telafi edilmesi gerekir. Örneğin, üretilen enerjinin bir kısmını endüstriyel piller yardımıyla biriktirmek ve onu akşam ve sabah tüketimin en yoğun olduğu saatlerde harcamak.

Elektrik kesintilerinde enerji depolama tesisleri de işe yarayacaktır. Rusya Federasyonu'ndaki ABB eğitim merkezinin başkanı Maxim Ryabchitsky'nin belirttiği gibi, bugün elektrik üretim ve tüketim hacimleri dengelendi ve elektrik santralleri tüketicinin programına göre ayarlandı. Ancak, güç sisteminde Rus sistemiyle karşılaştırılabilir ani kesintiler olması durumunda, enerji açığını 1,5-2 saat kapatabilen 10-20 MW kapasiteli bir batarya ile durum kurtarılacaktır.

Devlet desteği ile

Rosnano başkanı Anatoly Chubais'e göre, 2050 yılına kadar yenilenebilir enerjinin toplam üretim içindeki payı küresel enerji dengesinin %40'ı olacak ve elektriğin depolanması ticari olarak kurulmuş bir teknoloji haline gelecek ve bunun sonucunda "biz başka bir elektrik enerjisi endüstrisine gelecek."

"Küresel ve Rus elektrik enerjisi endüstrisi, temel teknolojik prensibi - üretim ve tüketimi tek bir noktada eşleştirme - dönüştürmekten bir adım uzakta. Üretim ve tüketimi birbirinden ayırmamızı sağlayacak çığır açıcı bir teknoloji, enerji depolamadır. Bu teknoloji, tüm dağıtım sistemini, geleneksel ve alternatif enerji üretim oranını ve çok daha fazlasını tamamen değiştirecek. Enerji depolama teknolojisine iyi bir BT mantığı eklenirse, bu şüphesiz bir devrim olacaktır,” diye düşünüyor Chubais.

Sorunun devlet düzeyinde bir anlayışı var. Bu yılın başında, Başbakan Yardımcısı Arkady Dvorkovich, Enerji Bakanlığı ve Rosnano'ya, bir endüstriyel elektrik depolama (güç depolama) kümesini desteklemek için bir devlet programının oluşturulması için görev tanımı geliştirmeleri talimatını verdi. Başbakan Yardımcısı ile yapılan toplantıya katılanlar, elektriğin endüstriyel olarak depolanmasının izole edilmiş, küçük elektrik tesislerini ve ulaşımı etkileyecek bir patlamanın başlangıç ​​noktasında olduğunu da değerlendirdiler.

Rosnano, devlet desteğinin piyasada bir ulusal oyuncular havuzu oluşturmaya izin vereceğine inanıyor. Yatırım projelerinin risklerini dengeleyerek ve yatırım çekiciliğini artırarak depolama cihazlarına olan talebin teşvik edilmesi planlanmaktadır. Şirket, endüstriyel pillerin kullanımının uygun maliyetli yerel güç sistemleri oluşturmayı, tüketim zirvelerini yumuşatmayı ve dağıtılmış enerji için elektrik ticareti pazarları oluşturmayı mümkün kılacağını belirtiyor.

Elektrokimya ve yaşam

Şu anda büyük ölçekte elektriği depolamanın birçok yolu var, ancak öncelik bir ev büyüklüğündeki geleneksel elektrokimyasal pillerin yapımına veriliyor.

Danışmanlık şirketi IHS'ye göre, dünyada faaliyette olan ve yapım aşamasında olan endüstriyel enerji depolama tesislerinin toplam kapasitesi yaklaşık 3 GW'dır. Ancak analistler, enerji depolama endüstrisinin yakın gelecekte hızlı bir büyüme yaşayacağından eminler.

Deneysel endüstriyel sürücülerin temel sorunları, yüksek maliyet ve düşük kapasitedir, bunların yapımı için henüz kitlesel olarak ekonomik olarak haklı bir teknoloji yoktur (aşağıda tartışılan Tesla teknolojisi burada ayrı durmaktadır). Maxim Ryabchitsky'ye göre, son 20 yılda yapılan araştırmalar, güç depolamanın birçok örneğini (en egzotik olanlara kadar) yarattı, ancak bunlar henüz pilot çalıştırmanın ötesine geçmedi ve mevcut piller çok pahalı ve düşük yeterlik. Yani, piller güneş enerjisi santrallerinin kendisinden daha pahalı iken.

Güneş Enerjisi İşletmeleri Derneği Direktörü Anton Usachev, enerji dengesinde yenilenebilir enerjinin payının artmasıyla, geniş enerji depolama sistemlerine olan ihtiyacın artacağını, en büyük talebin yenilenebilir enerjiden pay almayı planlayan ülkelerde olacağını tahmin ediyor. en az %25-30 üretim.

Bugün dünyada kullanılan güç depolama çözümlerinin gücü, kural olarak, 1-2 MW'tan yüksek değildir. Böylece, 2015 sonbaharında İtalyan Enel, Katanya'da 2 MWh pil kapasiteli 10 MW'lık bir güneş istasyonunda ilk elektrik depolamasını başlattı ve Güney İtalya'da da lityum iyon pillerle 18 MW'lık bir rüzgar çiftliği planlıyor. 2 MWh.

Avrupa'daki en büyük endüstriyel enerji deposu, Almanya'nın Feldheim köyünde ortaya çıktı. İşletmenin resmi adı Bölgesel Düzenleyici Enerji Santralidir. 10 MW kapasiteli ve 10,8 MWh pil kapasiteli istasyonun amacı, yenilenebilir enerji kaynaklarının ürettiği fazla elektriği biriktirmek, elektrik şebekesinin istikrarını sağlamak ve geçici frekans değişikliklerini düzeltmektir.

Bir dizi şirket (RWE, Vionx, LG, SMA, Bosch, JLM Energy, Varta), başta lityum olmak üzere lityum iyon pil çeşitleri bazında da faaliyet gösteren endüstriyel ve ev tipi enerji depolama sistemlerini piyasaya sunmaya başladı. demir fosfat (LiFePO4) ve ayrıca vanadyum piller. Japonya, sıcak pil teknolojisinde diğerlerinden daha fazla ilerlemiştir. Bu seride, özellikle ürünleri için yetkin PR, mükemmel tasarım, ileri teknolojik çözümler ve "agresif" bir fiyat sayesinde, buradaki diğerlerinin önünde olan Tesla'nın başarılarını not etmekte başarısız olunamaz.

Geçen yıl Elon Musk, 10 kWh kapasiteli (yaklaşık bir düzine standart araba aküsü) ev için duvara monte bir lityum iyon pil olan Powerwall projesini sundu. Pil, ortalama bir Amerikan hanesinin günlük elektrik ihtiyacını karşılamaya yetiyor. 3500 dolara mal oluyor. İlginç bir şekilde, Tesla'nın gelişimi, ek Powerwall birimleri ekleyerek sistemi dokuz birime kadar genişletmenize olanak tanır.

Bununla birlikte, Tesla'nın diğer geliştirmesi olan Powerpack pilinin gerçek bir endüstriyel pil olması muhtemeldir. Görünüm ve boyut olarak bir buzdolabına benzer ve Powerwall'dan on kat daha büyük bir kapasiteye sahiptir - 100 kWh.Powerpack de bir modüldür. Bu tür modülleri depoya ekleyerek, ikincisinin kapasitesini neredeyse süresiz olarak artırabilirsiniz. Elon Musk'a göre ABD'de halihazırda 250 MWh depolamaya sahip Powerpack teknolojisini kullanan enerji şirketleri var.

PwC'nin hesaplamalarına göre, 5.000 MWh elektriğin şebekede depolanması ve dağıtılması, kurulum dahil 1 kWh başına 350 $'lık bir maliyetle ABD'de ekonomik olarak uygulanabilir.Powerpack modüllerini kullanırken kapasitans noktası başına fiyat 250 $'dır.

Alternatif istifleme

Elektrokimyasal endüstriyel pillere bir alternatif, pompalı depolama santralinin yanında "yeşil" enerji tesislerinin inşası olabilir - enerjiyi su şeklinde depolayan pompalı depolama istasyonları. PSPP'nin orijinal amacı, günlük elektrik yükü çizelgesinin heterojenliğini eşitlemektir. RES'in geliştirilmesiyle, pompalı depolama tesisleri, güneş enerjisi santralleri ve yel değirmenleri tarafından enerji üretiminin ayrıklığını da dengeleyebilecektir.

ABD Enerji Bakanlığı'na göre, şu anda dünya çapında faaliyette olan ve toplam kapasitesi 142 GW olan 292 pompalı depolama kompleksi bulunmaktadır. Toplam kapasitesi 34 GW olan 46 istasyon daha yapım aşamasındadır. Modern pompaj depolamalı enerji santrallerinin verimliliği %70-75'tir.

Argonne'daki (Illinois) Ulusal Laboratuvar Enerji Departmanı çalışanı Vladimir Koritarov, "Tüm enerji depolama teknolojileri arasında, pompalı depolama sistemleri en güvenilir, kanıtlanmış ve ticari olarak uygun pillerdir" dedi. Ona göre, dünyada faaliyet gösteren enerji depolama tesislerinin %98'i pompaj depolamalı enerji santralleridir. Koritarov, bugün, özellikle yenilenebilir enerjideki patlama nedeniyle, pompaj depolamalı elektrik santrallerinin yeniden ilgi odağı olduğunu söylüyor.

Örneğin, enerjinin yaklaşık %20'sinin rüzgardan üretildiği İspanya'da, Cortes-La Muela hidroelektrik santrali deposu rüzgarlı gecelerde rüzgar çiftlikleri ile dolduruluyor ve rüzgar kesildiğinde veya enerji talebi arttığında, rüzgar santralinden gelen su üst rezervuar türbinleri döndürmek ve enerji üretmek için kullanılır. 500.000 eve enerji sağlama kapasitesine sahip 1.762 MW kapasitesi ile Avrupa'nın türünün en büyük kompleksidir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, Washington Eyaletindeki 1.200 MW JD Pool pompalı depolama projesi planlama aşamasındadır. Üst rezervuarlarından bir çift, Columbia Platosu'ndaki rüzgar türbinleri sıraları arasına yerleştirilecek. Pompaj depolamalı elektrik santralinin önerilen inşaat sahasına yakın mesafede Washington ve Oregon eyaletlerinde bulunan 47 rüzgar santralinin toplam kapasitesi 4695 MW'tır. Bu, yalnızca yakındaki işletmelere ve hanelere elektrik sağlamak için değil, aynı zamanda JD Pool tanklarını suyla doldurmak için de yeterlidir.

Ancak günümüzde güneş enerjisi santralleri ile pompaj depolamalı santrallerin birleştirilmesinde bazı zorluklar bulunmaktadır. Kural olarak, büyük güneş enerjisi santralleri, su sorunlarının olduğu sıcak çöl bölgelerinde kurulur. Her ne kadar tam akan yeraltı ufuklarının varlığında bu sorun da çözülebilir. Bu, yerin altından çok fazla suyun dışarı pompalanması gerekecek, çünkü pompalanan depolama santrali, boyutu önemli olan bir yapıdır.

Frensiz fantezi

Bir düzen ve bütçe söz konusu olduğunda, bilim adamlarının beyinleri büyük bir hırsla çalışmaya başlar. Kimyasal pillere enerji depolama alternatifleri arayışı, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda yürütülüyor ve bazen çok egzotik projelere yol açıyor.

Birleşik Krallık Enerji ve İklim Değişikliği Bakanlığı, sıvılaştırılmış havayla çalışan bir enerji depolama tesisinin geliştirilmesine yatırım yaptı. Ünite LAES olarak adlandırıldı ve 350 kWh kapasite geliştiriyor.Testleri başarılı oldu ve projenin ölçeklendirme beklentileri var.

Kurulum aşağıdaki gibi çalışır. Fazla elektrik varlığında hava 12 m yüksekliğinde ve 3 m çapındaki bir tankta sıvılaştırılır ve gerektiğinde tekrar akıma dönüşür.

Tehachapi bölgesinde (California, ABD), yerçekimi kullanarak enerji depolayan başka bir alışılmadık deneysel depolama cihazı var. ARES olarak adlandırılır ve bir çocuk demiryoluna benzer (açıklık sadece 381 mm'dir). Rüzgar estiğinde, bir elektrik motoruyla çalışan römork, dal boyunca yokuş yukarı çıkarak enerji biriktirir ve yatıştığında cihaz aşağı yuvarlanır. Şu anda motoru, şebekeye enerji sağlayan bir jeneratör gibi çalışıyor.

Tepe, rüzgar türbinleri parkının yanında yer almaktadır. Deney arabasının ağırlığı 5670 kg'dır. Projenin avantajlarından biri de pillere kıyasla kullanım ömrü maliyetinin daha düşük olmasıdır. Sistemin verimliliği %86'dır.

Gelecekte, su eksikliği nedeniyle aynı pompajlı depolama santralini inşa etmenin imkansız olduğu komşu Nevada'da, depolanan enerji hacmi 12,5 MWh olan bir sistem inşa edilmesi planlanmaktadır.Bu tek hatlı bir yol olacaktır. 8 km uzunluğunda ve 6.6 derece eğimli. 17 kuplör hareket edecek: her biri 220 ton ağırlığında iki lokomotif ve her biri 150 ton ağırlığında beton bloklu iki vagon.

Kaynaklar: ITAR-TASS, Kommersant gazetesi, yenilenebilirenergyworld.com web siteleri, digitalsubstation.ru,tesla.com/powerwall, esneklik.org, alternatifnergy.ru

Elektrik enerjisi endüstrisi, üretilen "ürünlerin" büyük ölçekli depolanmasının olmadığı birkaç alandan biridir. Enerjinin endüstriyel olarak depolanması ve çeşitli depolama cihazlarının üretimi, büyük elektrik enerjisi endüstrisindeki bir sonraki adımdır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının hızla gelişmesiyle birlikte, şimdi bu görev özellikle keskin. RES'in tartışılmaz avantajlarına rağmen, alternatif enerji kaynaklarının kitlesel tanıtımı ve kullanımından önce çözülmesi gereken önemli bir sorun var. Rüzgar ve güneş enerjisi çevre dostu olmasına rağmen, üretimleri “aralıklı”dır ve enerjinin daha sonra kullanılmak üzere depolanması gerekir. Pek çok ülke için, tüketimindeki büyük dalgalanmalar nedeniyle mevsimsel enerji depolama teknolojileri elde etmek özellikle acil bir görev olacaktır. Ars Technica en iyi enerji depolama teknolojilerinin bir listesini hazırladı, bazılarından bahsedeceğiz.

hidrolik akümülatörler

Büyük hacimlerde enerji depolamak için en eski, köklü ve yaygın teknoloji. Akümülatörün çalışma prensibi aşağıdaki gibidir: iki su deposu vardır - biri diğerinin üzerinde bulunur. Elektrik talebi düşük olduğunda, enerji suyu üst rezervuara pompalamak için kullanılır. Elektrik tüketiminin yoğun olduğu saatlerde su burada kurulu olan hidroelektrik jeneratörüne boşaltılır, su türbini çevirir ve elektrik üretir.

Gelecekte Almanya, hidrolik akümülatörler oluşturmak için eski kömür madenlerini kullanmayı planlıyor ve Alman araştırmacılar, okyanus tabanına yerleştirilen hidronejenerasyon için dev beton küreler oluşturmak için çalışıyorlar. Rusya'da, Moskova bölgesinin Sergiev Posad semtindeki Bogorodskoye köyü yakınlarındaki Kunya Nehri üzerinde yer alan Zagorskaya GAES var. Zagorsk HPSP, merkezin güç sisteminin önemli bir altyapı unsurudur, günlük tepe yüklerini karşılamanın yanı sıra frekans ve güç akışlarının otomatik olarak düzenlenmesine katılır.

"Enerji Tüketici Toplulukları" Derneği Bölüm Başkanı Igor Ryapin'in "Yeni Enerji" konferansında söylediği gibi: Skolkovo İşletme Okulu Enerji Merkezi tarafından düzenlenen Enerjinin İnterneti, dünyadaki tüm hidroakümülatörlerin kurulu kapasitesi yaklaşık 140 GW, bu teknolojinin avantajları arasında çok sayıda döngü ve uzun bir hizmet ömrü bulunur, verimlilik yaklaşık %75-85'tir. Ancak hidrolik akümülatörlerin montajı özel coğrafi koşullar gerektirir ve pahalıdır.

Basınçlı hava enerji depolama

Bu şekilde enerji depolamak prensipte hidrojenerasyona benzer - ancak tanklara su yerine hava pompalanır. Bir motor (elektrikli veya başka türlü) yardımıyla akümülatöre hava pompalanır. Enerji elde etmek için basınçlı hava serbest bırakılır ve bir türbini döndürür.

Bu tür depolamanın dezavantajı, gaz sıkıştırma sırasında enerjinin bir kısmının termal forma dönüştürülmesi nedeniyle düşük verimliliktir. Verimlilik% 55'ten fazla değildir, rasyonel kullanım için depolama çok fazla ucuz elektrik gerektirir, bu nedenle şu anda teknoloji ağırlıklı olarak deneysel amaçlar için kullanılır, dünyadaki toplam kurulu güç 400 MW'ı geçmez.

Güneş Enerjisi Depolama için Erimiş Tuz

Erimiş tuz ısıyı uzun süre tutar, bu nedenle yüzlerce helyostatın (güneşte yoğunlaşmış büyük aynalar) güneş ışığının ısısını topladığı ve içindeki sıvıyı erimiş tuz şeklinde ısıttığı güneş enerjisi santrallerine yerleştirilir. Daha sonra rezervuara gönderilir, ardından bir buhar jeneratörü vasıtasıyla türbini çalıştırır, böylece elektrik üretilir. Avantajlardan biri, erimiş tuzun yüksek bir sıcaklıkta - 500 santigrat dereceden fazla - çalışmasıdır, bu da buhar türbininin verimli çalışmasına katkıda bulunur.

Bu teknoloji, çalışma saatlerini uzatmaya veya binayı ısıtmaya ve akşamları elektrik sağlamaya yardımcı olur.

Benzer teknolojiler, Dubai'de tek bir alanda birleşen dünyanın en büyük güneş enerjisi santrali ağı olan Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park'ta kullanılıyor.

Akışlı redoks sistemleri

Akış pilleri, bir zardan geçen ve elektrik yükü oluşturan büyük bir elektrolit kabıdır. Elektrolit vanadyum olabileceği gibi çinko, klor veya tuzlu su çözeltileri olabilir. Güvenilir, kullanımı kolay ve uzun ömürlüdürler.

Ticari proje bulunmamakla birlikte ağırlıklı olarak araştırma projeleri çerçevesinde olmak üzere toplam kurulu güç 320 MW'tır. Ana artı, şimdiye kadar uzun süreli enerji çıkışı olan pillerdeki tek teknolojidir - 4 saatten fazla. Dezavantajlar arasında, tüm piller için ortak bir sorun olan hacimlilik ve geri dönüşüm teknolojisinin olmaması yer alır.

Clean Technica'ya göre, Alman elektrik santrali EWE, Almanya'da doğal gazın depolandığı mağaralarda dünyanın en büyük 700 MWh akış pilini inşa etmeyi planlıyor.

Geleneksel piller

Bunlar dizüstü bilgisayarlarda ve akıllı telefonlarda bulunanlara benzer pillerdir, yalnızca endüstriyel boyuttadır. Tesla bu tür pilleri rüzgar ve güneş istasyonları için tedarik ederken, Daimler bunun için eski araba pillerini kullanıyor.

Termal kasalar

Modern evin, özellikle sıcak iklime sahip bölgelerde soğutulması gerekir. Termal depolar, gece boyunca tanklarda depolanan suyun dondurulmasını sağlar, gün boyunca buz erir ve herkesin bildiği pahalı klima ve gereksiz enerji maliyetleri kullanılmadan evi soğutur.

California şirketi Ice Energy, bu tür birkaç proje geliştirdi. Onların fikri, buzun yalnızca yoğun olmayan güç yükleri sırasında üretildiği ve daha sonra, ek elektrik kullanmak yerine, buzun binaları soğutmak için kullanıldığıdır.

Ice Energy, buz aküsü teknolojisini pazara getirmek için Avustralyalı firmalarla ortaklık kuruyor. Avustralya'da aktif güneş nedeniyle güneş panellerinin kullanımı geliştirilmiştir. Güneş ve buzun birleşimi, evlerin genel enerji verimliliğini ve sürdürülebilirliğini artıracaktır.

Çark

Süper volan ataletsel bir tahriktir. İçinde depolanan hareketin kinetik enerjisi, bir dinamo kullanılarak elektriğe dönüştürülebilir. Elektriğe ihtiyaç olduğunda volanı yavaşlatarak elektrik enerjisi üreten tasarım.

1. Odadan odaya geçerken ışıkları kapatın. Işıkları sizin için kapatacak termal hareket sensörleri takın.
2. Yerel aydınlatma kullanın: ışıklar, zemin lambaları, aplikler. Örneğin, ana ışık kaynaklarını her seferinde açmamak için, odaya bir LED şeritten bir arka ışık takmak daha iyidir.
3. Temizliğin tasarrufun anahtarı olduğunu unutmayın. Kirli pencereler ve tozlu tavan lambaları, odadaki aydınlatma seviyesini %35'e kadar azaltır.
4. Tamir ederken, ışık duvarlarının ışık akısının %80'ini ve karanlık duvarların yalnızca yaklaşık %12'sini yansıtacağını unutmayın.
5. Akkor ampulleri enerji tasarruflu ve LED ampullerle değiştirin. Yalnızca bir lambanın değiştirilmesi, yılda yaklaşık 1.000 ruble tasarruf sağlayacaktır.

Örneğin Moskova'yı ele alalım. Sermaye maliyetlerinde 1 kWh Troitsky ve Novomoskovsk idari bölgeleri hariç, Moskova bölgesinde nüfus ve buna eşit tüketici kategorileri için elektrik enerjisi tarifeleri 5.38 ruble. Üç dairede üç ampulün günde sekiz saat açık olduğunu hayal edin: LED, enerji tasarruflu ve akkor ampul. Daha objektif bir resim için, yaklaşık olarak aynı seviyede aydınlatma sağlayacak kadar güçlü lambaları seçeceğiz. Ve elde ettiğimiz şey bu.

Lamba tipi	NEDEN OLMUŞ	enerji tasarrufu	akkor
Güç tüketimi, kW	0,013	0,025	0,1
Lamba ömrü, saat	50 000	8 000	1 000
Lambanın maliyeti, ovmak.	248	200	11
Çalışma saati maliyeti Bir saatlik çalışmanın maliyeti = tarife × güç + lamba maliyeti ⁄ kaynak, ovmak.	0,0749	0,1595	0,549
saatlik tasarruf Saatlik tasarruf = akkor lamba çalıştırma maliyeti - karşılaştırılabilir bir lamba çalıştırma maliyeti, ovmak.	0,4741	0,3895	-
Geri ödeme periyodu Saat cinsinden geri ödeme süresi = (lamba maliyeti - akkor lamba maliyeti) ⁄ saatlik tasarruf, kol saati	499,89	485,24	-
Geri ödeme periyodu Gün cinsinden geri ödeme süresi = Saat cinsinden geri ödeme süresi ⁄ 8, günler	62,49	60,65	-
Yıllık Tasarruf Yıllık Tasarruf = (8 × 365 - Geri Ödeme Saati) × Saatlik Tasarruf, ovmak.	1147,37	948,34	-

İki ayda bir enerji tasarruflu lambanın saatte 40 kopek ve 10 ampul - 4 ruble tasarruf etmenize izin vereceği ortaya çıktı.

Elektrikli aletleri doğru kullanın

1. İki tarifenin olmaması durumunda, ekipman tamamen şarj edildikten sonra gece için gerekli olmayan tüm elektrikli cihazları ve şarj cihazlarını kapatın.
2. Özel bir No Frost sistemi yoksa, buzdolabının düzenli olarak buzunun çözülmesi gerekir. Cihazın ısıtıcılardan mümkün olduğunca uzağa yerleştirilmesine ve arka duvarın doğal havalandırmasının sağlanmasına dikkat edin. İçine sadece soğuk yemekler koyun!
3. Elektrikli ocağın brülörlerinin performansını izleyin ve üzerlerine yalnızca uygun boyutta ve düz tabanlı tabaklar yerleştirin.
4. Tencere ve tavaları kapaklarla örtün: ısı kaybını neredeyse üçte bir oranında azaltırlar.
5. Çamaşır makinesini aşırı yüklememeye çalışın (aşırı yükleme elektrik tüketimini %10'a kadar artırır) ve orta sıcaklık ayarı kullanın. 30 derecede yıkamak, 40 derecede yıkamaktan %35 daha az enerji kullanır.
6. Suyu ısıtmak için elektrikli soba yerine elektrikli su ısıtıcısı kullanın. Bu çok daha ekonomik olacaktır. Yalnızca o anda ihtiyaç duyulan sıvı hacmini kaynatın.
7. Fanları ve klima filtrelerini düzenli olarak temizleyin.
8. Ütüyü kapattıktan sonra düşük sıcaklık ayarı gerektiren şeyler.
9. Mikrodalga, televizyon, bilgisayar, tarayıcı, yazıcı, modem gibi cihazları bekleme modunda bırakmayın. Bu, yılda 200 kWh'den fazla tasarruf sağlayacaktır.
10. Bir zamanlayıcı ile elektrik prizlerini kullanın.

Enerji tasarruflu ev aletleri satın alın

1. Tüm elektrikli cihazlar A+++'dan G'ye kadar Latin harfleriyle işaretlenmiştir. Düşük enerji sınıfına sahip, A ve B olarak etiketlenmiş cihazları seçin.
2. En son enerji tasarrufu teknolojilerini kullanan cihazlar satın alın. Örneğin, indüksiyonlu ocaklar, pişirme kabının yalnızca altını ısıttıkları ve enerji israfı yapmadıkları için giderek daha popüler hale geliyor. Bu tür plakaların verimliliği% 95'e ulaşıyor!

İki tarife sayacı kurun

1. İki tarife sayacı, geceleri tasarruf etmenizi sağlar. Bu tür sayaçlar, enerji yoğun ev aletlerini kullanabilenler için faydalıdır: bulaşık makinesi ve çamaşır makinesi, ekmek makinesi - 23.00 - 7.00. Ortalama olarak, sayaç bir yılda kendini amorti eder.

ısını boşa harcama

1. Geleneksel bir ısıtıcı yerine, ısıtma moduna ayarlanmış bir klima kullanın. Tabii üretici izin verirse. Birçok klima düşük sıcaklıklarda kullanılamaz.
2. Kızılötesi ısıtıcı diğerlerinden %30-80 daha ekonomiktir.
3. Evde elektrikli piller varsa, onları temiz tutmaya çalışın, böylece toz ısının bir kısmını emmez ve sıcaklığı artırmak zorunda kalmazsınız.
4. Su ısıtıcısını kullanarak su ısıtma sıcaklığını düşürün.
5. Depolama suyu ısıtıcınızı ani bir su ısıtıcısı ile değiştirin. Böylece, suyun belirli bir sıcaklığını sürekli olarak korumak için elektriği boşa harcamazsınız.
6. Suyu yalnızca gerektiğinde ısıtın. Evden çıkarken ve geceleri kombinin fişini prizden çekiniz.
7. Her üç ayda bir su ısıtıcısını temizleyin, bu da enerji tüketimini %15–20 artırır.
   • Makinenin elektrik bağlantısını kesin ve su beslemesini kapatın.
   • Suyu tamamen boşaltın.
   • Kazan kapağını çıkarın, kabloları dikkatlice ayırın ve termostatı sökün.
   • Flanşı tutan somunları gevşetin. Flanşı yukarı itin, döndürün ve dışarı çekin.
   • Artık ısıtma elemanını bir tel fırça ile temizleyebilirsiniz. Bir asetik asit ve sıcak su (1: 5) çözeltisi de plaktan kurtulmanıza yardımcı olacaktır. Isıtma elemanını 30 dakika boyunca içine yerleştirin ve sızdırmazlık kauçuğunun asitle temas etmemesine dikkat edin.