August 11th, 2013

Краткий обзор по накопителям энергии

Общеизвестно, что генерация электроэнергии на основе ветра очень нестабильна. Другими словами, энергия генерируется не тогда, когда она нужна, а когда ветер дует.
С солнечной энергией немного получше, по крайней мере солнце восходит каждое утро, без перерывов, и летом солнца всегда стабильно больше, чем зимой... но на объем этой генерации может оказывать влияние погодные условия, которые тоже непрогнозируемы в долгосрочном периоде.
Поэтому, по мере развития альтернативной энергетики все большее и большее значение приобретают системы хранения энергии, и в R&D этой отрасли вкладывается все больше и больше денег.

Давайте посмотрим, как обстоят дела на этом фронте.
Да, и еще, поскольку обзорчик будет краткий, но емкий, ссылок предполагалось очень-очень много... Однако, прикинув объем поисковой работы по собиранию этих ссылок, я решил писать по памяти, благо Google доступен всем, и найти детали интересуемых проектов будет легко каждому. Так что, прощу заранее извинить...

Итак, что мы имеем?
1) Во первых, давным-давно известные ГАЭС (гидроаккумулирующие станции). Их распространение получило толчок в виде, образно выражаясь, некоего приложения к атомным станциям, поскольку атом имеет аналогичные ветру/солнцу проблемы, только перевернутые кверх ногами :) - если ветер/солнце не генерирует электричество когда оно нужно, то АЭС генерирует его, когда оно не нужно, то есть ночью.
Поэтому взрывной рост проектов ГАЭС во всем мире пришелся на годы бурного роста атомной генерации, то есть на 70-е годы, после этого началась долгая стагнация, которая совсем недавно сменилась на такой же бурный рост - сейчас в мире реализуется несколько сотен проектов строительства и модернизации ГАЭС.
Потенциал ГАЭС огромен - с учетом модернизации старых и строительства новых станций, и использовании технологии исскуственных верхних бассейнов - по расчетам, в Европе этот потенциал способен в несколько раз способен перекрыть все потребление элетроэнергии. Проблема одна - без использования рельефа местности это все невероятно материалоемко, и потому дорого.
Поэтому сейчас рассматриваются проекты использования для ГАЭС выработанных шахт и прочих подземных полостей - большой перепад высот позволяет иметь компактные и мощные ГАЭС, с достаточно дешевой стоимостью их строительства. Однако дальше проектов, насколько мне известно, дело пока не идет.
2) Сохранение тепла или холода.
Пример сохранения тепла: проект, вышедший на стадию коммерческой реализации - сохранение солнечной энергии в расплавленной соли, и использование запасенного тепла для генерации энергии в ночное время. Такая станция должна быть запущена в конце 2013 года в Неваде(США) и будет представлять собой первую солнечную электростанцию, работающую в режиме базовой генерации. Технологией заинтересовались австралийцы и саудиты.
Пример сохранения холода: технологии сохранения энергии в виде льда или охлажденных жидкостей с низкой точкой замерзания - сейчас пытаются пробиться на рынок устройств кондиционирования и охлаждения. В частности, некоторое торговые сети в США сейчас тестируют такие системы, запасающие холод во время дешевого электричества и реализующие его в моменты пикового потребления и дорогого электричества.
И по теплу, и по холоду есть много разных других проектов, но пока они либо не вышли из бумажной версии в железо, либо не получили достаточного распространения.
3) Батареи, суперконденсаторы и т.д.
Наиболее быстро развивающийся сегмент в связи с быстрым развитием технологий и удешевлением таких систем.
Существуют коммерческие или опытные системы, использующиеся на всем спектре потребительского рынка - от батарей для частных домохозяйств до гигантских, многомегаваттных систем, используемых для стабилизации на уровне элетросетей. Последние версии ветрогенераторов также включают в себя встроенные батареи.
4) Наиболее интересный сегмент - преобразование электроэнергии в топливо. Что можно отметить.
Системы э/э -> метанол. Коммерческая станция недавно запущена в Исландии, производит метанол на экспорт в Европу.
Системы э/э -> водород. Несколько станций запущено в опытно-промышленную станцию в Европе и Америке в последние несколько месяцев, одна из них запущена немецким энергетическим гигантом EON, получающим э/э от ветряной фермы и закачивающим полученный водород в трубу немецкой газовой сети. Системы находятся на этапе тестирования, при удаче, положительном результате тестирования и разумной окупаемости - вопрос будет только в масштабировании этих технологий. Также существует коммерческая версия малой мощности для частных домохозяйств, уже предлагаемая на рынке - система преобразует избыточную э/э, поступающую от солнечной панели или ветряка, в водород, который позже используется топливным элементом для когенерации электричества и тепла, и соответственно водонагрева и отопления здания.
Системы э/э -> метан. Также, как и с водородом, недавно было запущено несколько станций, одна из них разработана и построена концерном Audi в рамках проекта E-Gas. Здесь тоже идет отладка технологий.
Системы э/э -> аммиак. Недавно в США заработала система, представляющая из себя минизавод, преобразующая избыточную энергию от ветряков в аммиак. Ее создатели уверяют, что это то, что нужно любому фермеру :) , а ее массовое использование позволит не только стабилизировать проблемную альтернативную генерацию, но и уменьшить потребление природного газа, в большом количестве используемого сейчас для производства удобрений... Как это все стыкуется с дешевым сланцевым газом - не совсем понятно.

Оставшийся набор возможных систем - от супермаховиков до сжатия/сжижения воздуха, никакого развития не показывает, ограничиваясь построением воздушных замков на "зеленых" сайтах и СМИ...

Если кому есть что добавить к данному обзору, то welcome в комментарии. :)