Меню Рубрики

Установки для накопления энергии

Самый эффективный способ накопления энергии стар как мир

Когда речь заходит о том, что надо как-то накопить энергию, многие сразу начинают думать об аккумуляторной батарее. Конечно, что же это может быть еще. Тем не менее, есть еще один способ, который используется не очень часто, но при этом имеет очень хорошие перспективы. Особенно, на фоне развития других технологий. Такие разработки даже применялись при производстве общественного и грузового транспорта. Их начало берет свои корни еще в Советском Союзе, но в последнее время технология начинает применяться все чаще. Несколько лет назад, когда позволял регламент, это использовалось даже в Формуле-1. Откроем завесу тайны и расскажем, как работает это достаточно простое, но гениальное изобретение, и о человеке, который посвятил этому жизнь.

Древний маховик тоже был своего рода аккумулятором.

Что такое маховик?

Говорить мы сегодня будем о супермаховиках и об их создателе Нурбее Гулиа. Хоть и кажется, что маховик это что-то устаревшее и чисто техническое, но и в новом электрическом мире ему есть место.

Маховик (маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии или для создания инерционного момента, как это используется на космических аппаратах.

Сами маховики были изобретены очень давно и даже успешно применялись в промышленности тех лет. Есть даже находки в Междуречье и древнем Китае, которые подтверждают использование подобных устройств. Правда, тогда они делались из обожженной глины или из дерева и выполняли иные функции.

Где применяются маховики?

Благодаря своей массивности и законам физики, которые сопровождают движение маховика, он нашел применение во многих современных механизмах — от транспорта до промышленности.

Самое простое применение заключается в сохранении скорости вращения вала, на котором установлен маховик. Это может пригодиться во время работы какого-нибудь станка. Особенно, в те моменты, когда он испытывает резкие нагрузки и надо не допустить падения частоты вращения. Получается такой своего рода демпфер.

Наверное, самым частым местом, где встречаются маховики, является двигатель внутреннего сгорания автомобиля. Он позволяет сохранить скорость вращения двигателя при выключении сцепления. Тем самым снижается воздействие на трансмиссию, так как переключение передачи происходит в то время, когда двигатель работает на оборотах выше оборотов холостого хода. Кроме этого, так достигается больший комфорт и плавность движения. Правда, на гоночных машинах маховик очень сильно облегчается для снижения веса и увеличения скорости, с которой раскручивается двигатель.

Маховик легкового автомобиля.

Также маховики часто используются для стабилизации движения. Происходит это за счет того, что колесо, которым и является маховик, при вращении создает гироскопический эффект. Он создает сильное сопротивление при попытке наклонить его. Этот эффект легко ощутить, например, раскрутив колесо велосипеда и попытавшись его наклонить, или взяв в руки работающий жесткий диск.

Такая сила мешает при управлении мотоциклом, заставляя прибегать к контррулению, особенно на большой скорости, но очень помогает, например, для стабилизации корабля во время качки. Также подвесив такой маховик и учитывая, что он всегда находится в одном положении относительно горизонта, можно фиксировать его отклонения от корпуса объекта и понимать его положение в пространстве. Применение таких свойств маховика актуально в авиации. Именно вращающийся маховик позволит определить положение фюзеляжа самолета в пространстве.

Супермаховик Гулиа

Теперь, после достаточно долгого введения и предысторий, поговорим непосредственно о супермаховиках и о том, как они помогают сохранять энергию, не имея в составе каких-либо химических соединения для этого.

Нурбей Гулиа — создал и продвигает идею супермаховика, как накопителя энергии.

Супермаховик представляет собой один из типов маховиков, предназначенный для накопления энергии. Он специально сделан так, чтобы накапливать как можно больше энергии без необходимости применения по другому назначению.

Такие маховики тяжелые и очень быстро крутятся. Из-за того, что скорость вращения очень высокая, есть риск разрежения конструкции, но это тоже продумано. Сам маховик состоит из намотанных витков стальной пластичной ленты или из композитных материалов. Кроме того, что такая конструкция прочнее монолитной, она еще разрушается постепенно. То есть, при отслоениях маховик просто будет тормозиться и запутается в своих же частях. Думаю, не стоит объяснять, что разрыв маховика, который вращается со скоростью в десятки тысяч оборотов в минуту и весит минимум десятки килограмм, чреват очень серьезными последствиями.

Кроме этого, для обеспечения еще большей безопасности можно поместить систему с таким маховиком в бронекапсулу и закопать ее на несколько метров в землю. В этом случае движущиеся элементы точно никак не смогут навредить человеку.

Дополнительным плюсом использования бронекапсулы будет создание в ней вакуума, который позволит существенно снизить воздействие внешних сил на движение. Проще говоря, так можно свести к минимуму или вообще убрать сопротивление газовой среды (в обычном случае воздуха).

Так устроен супермаховик Гулиа.

В качестве дополнительных сил, мешающих вращению, еще выступает сопротивление подшипников, на которых установлен маховик. Но его можно установить на магнитный подвес. В этом случае силы воздействия сведены к такому минимуму, которым можно пренебречь. Именно по этой причине такие маховики способны крутиться месяцами. Кроме этого, магнитный подвес позволяет не задумываться об износе системы. Изнашивается только генератор.

Именно генератор и является тем элементом, который позволяет выработать электричество. Он просто подключается к маховику, и получая переданное им вращение вырабатывает электричество. Получается аналог обычного генератора, только для этого не надо сжигать топливо.

Чтобы получать еще больше интересной информации из мира высоких технологий, подписывайся на наш новостной канал в Telegram.

Для накопления энергии в то время, когда нет нагрузки, маховик раскручивается и тем самым “держит заряд”. Собственно, возможен и комбинированный вариант по аналогии с обычными аккумуляторами, которые могут одновременно отдавать энергию и заряжаться сами. Для раскрутки маховика используется мотор-генератор, который может как раскручивать маховик, так и забирать энергию его вращения.

Такие системы актуальны для накопления энергии в домохозяйствах и в системах зарядки. Например, подобная система по задумке инженеров Skoda должна использоваться для зарядки автомобилей. Днем маховик раскручивается, а вечером отдает заряд в электромобили, не нагружая городскую сеть в вечернее и ночное время. При этом можно заряжаться медленно от одного маховика или быстро от нескольких, с которых будет “сниматься” больше электричества.

Эффективность супермаховиков

Эффективность супермаховиков при всей их кажущейся архаичности достигает очень высоких значений. Их КПД доходит до 98 процентов, что даже не снилось обычным аккумуляторным батареям. Кстати, саморазряд таких батарей тоже происходит быстрее, чем потеря скорости хорошо сделанного маховика в вакууме и на магнитном подвесе.

Можно вспомнить старые времена, когда люди начали запасать энергию посредством маховиков. Самым простым примером являются гончарные круги, которые раскручивались и крутили, пока ремесленник работал над очередным сосудом.

Мы уже определись, что конструкция супермаховика достаточно проста, он имеет высокий КПД и при этом стоит относительно недорого, но есть у него один минус, который сказывается на эффективности его использования и стоит на пути массового внедрения. Точнее, таких минусов два.

Главным из них будет тот самый гироскопический эффект. Если на кораблях это полезное побочное свойство, то на автомобильном транспорте это будет очень сильно мешать и надо будет использовать сложные системы подвеса. Вторым минусом будет пожароопасность в случае разрушения. Из-за большой скорости разрушения даже композитные маховики будут выделять большое количество тепла за счет трения о внутреннюю часть бронекапсулы. На стационарном объекте это не будет большой проблемой, так как можно сделать систему пожаротушения, но на транспорте может создать очень много трудностей. Тем более, на транспорте риск разрушения выше за счет вибраций во время движения.

Где применяются супермаховики?

В первую очередь, Н.В. Гулия хотел использовать свое изобретение именно на транспорте. Даже было построено несколько образцов, которые проходили испытания. Несмотря на это, системы дальше испытаний не пошли. Зато применение такому способу накопления энергии нашлось в другой сфере.

Так в США в 1997 году компания Beacon Power сделала большой шаг в разработке супермаховиков для применения их в электростанциях на промышленном уровне. Эти супермаховики могли запасать энергию до 25 кВт⋅ч и имели мощность до 200 кВт. Строительство станции мощностью 20 МВт началось в 2009 году. Она должна была нивелировать пики нагрузки на электрическую сеть.

В России тоже есть подобные проекты. Например, под научным руководством самого Н. В. Гулиа компания Kinetic Power создала собственную версию стационарных накопителей кинетической энергии на базе супермаховика. Один накопитель может запасать до 100 кВт⋅ч энергии и обеспечивать мощность до 300 кВт. Система таких маховиков может обеспечивать выравнивание суточной неоднородности электрической нагрузки целого региона. Так можно полностью отказаться от очень дорогих гидроаккумулирующих электростанций.

Возможно использование супермаховиков и на объектах, где нужна независимость от электрических сетей и резервное питание. Эти системы имеют очень высокую скорость отклика. Она составляет буквально доли секунд и позволяет обеспечить действительно бесперебойное питание.

Такая идея «не зашла». Может получится с поездами?

Еще одним местом, где возможно применение Супермаховик, является железнодорожный транспорт. На торможение составов тратится очень много энергии и, если не тратить ее впустую, нагревая тормозные механизмы, а раскрутить маховик, накопленную энергию потом можно потратить на набор скорости. Вы скажете, что система на подвесе будет очень хрупкой для транспорта и будете правы, но в таком случае можно говорить и о подшипниках, так как запасать энергию надолго просто нет необходимости и потери от подшипников будут не такими большими на таком промежутке времени. Зато такой способ позволяет экономить 30 процентов энергии потребляемой поездом для движения.

Как видим, системы на супермаховиках имеют очень много плюсов и совсем немного минусов. Из этого можно сделать вывод, что они будут набирать популярность, становиться более дешевыми и массовыми. Это тот самый случай, когда свойства вещества и законы физики, знакомые людям с древних времен, позволяют придумать что-то новое. В итоге вы получили удивительным симбиозом механики и электрики, потенциал которого до конца еще не раскрыт.

источник

Накопление энергии в электросети — как это работает

Накопление энергии в энергосети (или хранение энергии в крупных объемах) – совокупность методов, используемых для хранения энергии в больших объемах с использованием электросетей. Электроэнергия хранится в периоды, когда производство (особенно – от таких электростанций, вырабатывающих ток с перерывами, как ветряные, приливные и солнечные электростанции) превышает потребление, и возвращается в сеть, когда потребление превышает производство.

Технологии накопления электроэнергии

По состоянию на 2016 год самой крупной разновидностью электросети с функцией накопления энергии является электросеть от гидроэлектростанции. Она включает традиционную выработку энергии на гидроэлектростанциях и гидроаккумулирование энергии. В качестве альтернативы накоплению энергии в электросети предлагают использовать пиковые электростанции.

Преимущества аккумулирования и использования пиковой нагрузки

Накопители используются для передачи мощности электрическим сетям при условии, когда потребление энергии превышает ее производство, и это соотношение невозможно изменить сразу. Таким образом, нет необходимости в резком увеличении или уменьшении производства энергии для покрытия кратковременной потребности. Вместо этого передача от группы генераторов и резервных средств поддерживает объем энергии в постоянном диапазоне.

Другим, более сложным способом для достижения эффекта, аналогичного накоплению энергии в электросети, является использование умных электросетей для получения возможности управления спросом на электроэнергию. Обе технологии позволяют изменить передачу и потребление энергии с одной фазы (когда в ней нет потребности) на другую (когда в ней есть крайняя необходимость).

Любая электросеть должна приспособить производство энергии к ее потреблению, так как оба параметра сильно меняются с течением времени. Любое сочетание накопление энергии и управления спросом на электроэнергию обладает следующими преимуществами:

  1. Электростанции на топливных элементах (к примеру, угле, нефти, газе или ядерном топливе) могут быть эффективнее и с меньшим трудом вырабатывать постоянный объем энергии.
  2. Электричество, вырабатываемое (или потенциально вырабатываемое) периодическими источниками, может храниться и использоваться позднее, хотя его можно будет передать с целью продажи в любой точке мира или просто использовать.
  3. Пиковая выработка или пропускная способность может быть ограничена общим напряжением всех аккумулирующих систем и регулируемой нагрузкой, исключающей использование ресурса аккумуляторов
  4. Более стабильное ценообразование. Стоимость хранения и/или управления учитывается при ценообразовании. Таким образом, существует не так много колебаний объема подаваемой потребителям энергии, или (если объем зафиксирован законом) будет меньше потерь при передаче больших объемов дорогостоящей энергии коммунальным предприятиям в случае, когда пиковая потребность должна покрываться за счет импортной энергии.
  5. Аварийная готовность. Жизненно необходимые потребности в энергии могут быть удовлетворены даже при отсутствии мощностей для передачи и производства энергии или в случае отсрочки удовлетворения второстепенных задач.
  6. Ликвидация перегрузок в сети. В случае работы электросети на полную мощность передача энергии во время пика производства или потребления может приводить к перегрузке линий. При поглощении или высвобождении энергии соответственно рядом с местом производства или потребления соответственно накопитель может помочь избежать перегрузки. После пикового периода, когда на сеть оказывается меньшее давление, энергия из двух накопительных систем передается обратно.
Читайте также:  Установка задней балки крепление

Возобновляемые источники энергии

Энергия, получаемая из фотоэлементов, приливов и ветров, по своей сути является изменчивой, так как объем ее производства зависит ль времени суток, фазы луны, времени года и таких случайных факторов, как погода. Таким образом, возобновляемые источники энергии дают особые проблемы для энергосистем общего пользования. Хотя подключение большого количества отдельных ветрогенераторов решает проблему возможных изменений, солнечная энергетика не будет работать по ночам, за исключением генераторов на расплавах солей, а приливные электростанции зависят от поведения Луны, из-за чего нельзя быть уверенным в том, что энергия будет при максимальной нагрузке.

Также серьезно отличается степень воздействия на любое энергетическое хозяйство. При летнем пике основные потребности может удовлетворять солнечная энергетика. При зимнем пике и более низких температурах ветрогенераторы могут соотноситься с отопительной нагрузкой здания и применяться для того, чтобы взять ее на себя. В зависимости от этих факторов от 20 до 40 % общей выработки ложится на такие неисчерпаемые источники энергии, как фотоэлектричество и ветрогенераторы. В дальнейшем могут потребоваться инвестиции в накопление энергии в электросетях, управление электропотреблением со стороны потребителя или и то, и другое.

В электросетях без возможности накопления энергии источники энергии, связанные с полезными ископаемыми (углем, нефтью, газом, ядерным топливом), должны будут повышать или понижать выработку, чтобы соответствовать росту и падению производства электричества с использованием неисчерпаемых источников. В то время, как нефтяные и газовые заводы могут быстро повысить выработку энергии, если ветер утихнет, угольные и атомные электростанции могут потребовать куда больше времени на загрузку.

Таким образом, коммунальные системы с меньшей долей выработки энергии на газовых или нефтяных электростанциях более зависимы от управления электропотреблением и пропускной способности электросетей.

Французская консалтинговая фирма «Yole Development» предполагает, что рынок «систем долгосрочного хранения» к 2023 году может достичь 13,5 млрд. долларов против менее 1 млрд. в 2015 году.

Управление электропотреблением со стороны потребителя и хранение тока в электросети

Пользователи также могут хранить энергию из электросетей, к примеру, для зарядки электромобилей, запасающих энергию для транспорта и теплоаккумуляторов, накопление энергии для теплоснабжения или охлаждения воздуха обеспечивает возможность теплоаккумуляции для зданий. На сегодняшний день теплоаккумуляция служит только для изменения уровня потребления энергии во внепиковый период, при этом энергия не возвращается в электросеть.

Потребность в накоплении энергии в электросетях для обеспечения пиковой мощности уменьшается за счет ценообразования, связанного с временем использования, что является одним из преимуществ интеллектуальных счетчиков. На уровне дома потребители могут выбрать более дешевые внепиковые часы для использования сушилок и стиральных машин, посудомоечных машин, душа и готовки. Коммерческие и промышленные предприятия получат преимущество, сохранив средства, если отложат выполнение некоторых процессов до внепиковых часов.

Местные влияния от непредсказуемой работы ветряных электростанций создали новую необходимость в согласованном регулировании спроса, в соответствии с которым будет работать хозяйство. Исторически это можно было сделать, лишь сотрудничая с крупными промышленными компаниями, но сейчас это может распространиться на все электросети. К примеру, несколько крупномасштабных европейских проектов связывают изменение выработки энергии ветрогенераторами с изменением загрузки промышленных морозильных аппаратов для продуктов питания, связанным с небольшими изменениями температуры. В случае с целой электросетью небольшое повышение или понижения температуры приведет к мгновенному изменению объема потребления тока по всей сети. До сих пор остается открытым вопрос «Является ли пища глубокой заморозки или нагретая вода формой хранения энергии?».

В декабре 2013 года Министерством энергетики США был опубликован отчет, описывающий потенциальные выгоды накопления энергии и технологий управления потреблением энергии из электросетей:

«Модернизация электросистем поможет стране принять вызов и воплотить в реальность проекты, связанные с потребностями в энергии, в том числе – проекты по увеличению доли энергии из возобновляемых источников, связанные с изменением климата, и по увеличению эффективности получения энергии из невозобновляемых источников. Улучшение электросети должно сохранить ее прочность и гибкость, как системы поставки энергии, а накопление энергии может сыграть значительную роль в преодолении этих проблем путем улучшения пропускной способности сети, уменьшения стоимости, обеспечения высокой надежности, а также – отсрочки и уменьшения размера затрат на инфраструктуру. В конце концов, накопление энергии может сыграть важную роль для аварийной готовности за счет способности обеспечить вспомогательную энергию и обеспечить стабильность электросетей».

Отчет был составлен основной группой исследователей, представляющих Отдел по поставкам электроэнергии и энергетической безопасности, Агентство передовых исследований в области энергетики, Отдел по науке, Отдел по энергосберегающим технологиям и возобновляемой энергии, Сандийские лаборатории и Тихоокеанскую северо-западную национальную лаборатория, которые занимаются разработками в области накопления энергии в электросетях.

Методы накопления энергии в электросети

Сжатый воздух

Еще одним методом накопления энергии в электросети является использование внепикового тока или тока, произведенного из неисчерпаемых источников, для сжатия воздуха, который, как правило, хранится в старом карьере или какой-либо другой геологической структуре. При высокой потребности в электричества, сжатый воздух с небольшой долей природного газа нагревается, после чего – проходит через детандеры, вырабатывающие ток. Как правило, КПД хранения энергии в сжатом воздухе – 60-90 %.

Жидкий воздух

Еще одним способом накопления энергии является сжатие и охлаждение воздуха, что превращает его в жидкость, которую можно хранить и расширять при необходимости, вращая турбину и вырабатывая электричество. КПД такого вида накопления энергии превышает 70 %

Батареи

Накопление энергии в батареях применялось на заре появления постоянного тока. Там, где не могли беспрепятственно работать электросети постоянного тока, отдельные осветительные установки, работающие за счет ветряных турбин или встроенных двигателей внутреннего сгорания, обеспечивали светом и энергией небольшие двигатели. Система батарей могла использоваться для создания нагрузки без запуска двигателя или при слабом ветре. Блок свинцово-кислых батарей в стеклянных сосудах одновременно обеспечивали лампы энергией для свечения и двигатель – для старта перезарядки батарей. Технология накопления энергии в батареях, как правило, имеет КПД в 70-85 %.

Система батарей, присоединенных к преобразователям твердого типа, использовались для стабилизации мощности распределительных сетей. Некоторые батареи электросистем расположены неподалеку от электростанций, вырабатывающих ток за счет возобновляемых источников, и предназначены либо для выравнивания мощности, поставляемой ветряными или солнечными электростанциями, либо для изменения выходной мощности в то время суток, когда электростанции на возобновляемых источниках не могут вырабатывать энергию напрямую. Эти комбинированные системы (производство + накопление) могут или уменьшать нагрузку на сет при соединении с электростанцией, или применяться для достижения самообеспеченности и работы вне системы.

В отличие от электромобилей, батареи для длительного накопления энергии не страдают от ограничений в массе или объеме. Однако за счет больших объемов хранимой энергии и мощности цена за единицу мощности весьма высока. Соответствующей мерой для измерения прибыли от накопления энергии в электросетях является доллар/Вт-ч (или доллар/Вт), чем Вт-ч/кг (или Вт/кг).

Хранение электромеханической энергии в электросетях стало возможным за счет развитие электротранспорта, ставшего причиной быстрого падения цены производства батарей до уровня 300 $/кВт-ч. За счет оптимизации производственной цепочки к концу 2020 года главные производители хотят добиться цены в 150 $/кВт-ч. Эти батареи основаны на использовании литий-ионной технологий, которая годиться для применения в производстве мобильных телефонов за счет высокой цены и высокой плотности. Технологии, оптимизированные для электросетей, должны сосредоточиться на низкой цене и плотности.

Технологии батарей для подпитки сетей

Более дешевой и долговечной альтернативой литий-ионным батареям являются натрий-ионные аналоги, так как натрий гораздо чаще встречается в природе, чем литий, и куда дешевле. Но он обладает меньшей удельной мощностью. Однако этот вид батарей до сих пор находится на ранней стадии разработки.
Технологии для автомобилестроения зависят от твердых электродов, обладающих высокой удельной мощностью. Но процесс их производства стоит очень дорого. Жидкие электроды представляют собой дешевую альтернативу с меньшей плотностью, которая не нуждается в обработке.

Батарея с жидким электролитом

Этот вид батарей состоит из двух жидких сплавов металлов, разделенных электролитом. Они просты в производстве, но требуют температуры в несколько сотен градусов Цельсия для поддержания сплавов в жидком состоянии. В этой технологии используются никель-кадмиевые, серно-натриевые и жидкометаллические батареи.

Серно-натриевые батареи используются для накопления энергии в электросетях Японии и США. Электролит состоит из твердого бета-глинозема. Жидкометаллическая батарея, разработанная исследовательской группой во главе с профессором Садовэем, использует жидкие сплавы магния и сурьмы, разделенные изоляционным слоем расплава солей. Разработка находится на стадии прототипа.

Проточная батарея

В перезаряжаемых проточных батареях жидкие электроды состоят из переходных металлов, погруженных в воду комнатной температуры. Их можно применять, как средство накопления энергии с быстрым реагированием. Ванадиевые проточные батареи являются еще одним типом этих устройств. Они установлены на ветряной электростанции «Huxley Hill» в Австралии, «Tomari» в японском Хоккайдо, а также – в отраслях, не предполагающих применение ветряных электростанций. На ветряной электростанции «Sorne Hill» в Ирландии. Была установлена проточная батарея емкостью в 12 МВт-ч. Эти накопительные системы разработаны для смягчения кратковременных изменений ветра. Бромоводород предлагался для использования в проточных батареях для коммунального использования.

Примеры

К примеру, пуэрториканская система емкостью в 20 МВт/15 мин. (4 МВт-ч) стабилизирует частоту производимого на острове тока. В 2003 году в Фэрбенксе, штат Аляска был установлен блок никель-кадмиевых батарей емкостью в 27 МВт/15 мин (6,75 МВт-ч) с целью стабилизировать напряжение на конце длинной линии электропередач.

В 2016 году для накопления энергии в электросети была предложена цинк-ионная батарея. В 2017 году Комиссия по вопросам деятельности коммунальных служб Калифорнии подсоединила 396 крупногабаритных блоков батарей «Tesla» к подстанции Мира Лома в городе Онтарио. В блоках размещено два модуля емкостью в 10 МВт (общая мощность – 20 МВт), каждый из которых может работать 4 часа, добавляя, таким образом, 80 МВт резервной мощности. Установка способна питать 15 000 домов в течение более четырех часов.

Для аккумуляторных накопительных электростанций было предложено использовать традиционные технологии типа литий-железо-фосфатных батарей, соединенных параллельно. Самыми большими накопителями энергии в электросетях США являются батареи электростанции Гранд-Ридж (штат Иллинойс) и Бич-Ридж (штат Западная Виргиния) емкостью в 31,5 МВт. В 2015 году в рамках проекта компании «Southern California Edison» строились две батареи общим объемом 400 МВт-ч (100 МВт/4 часа), батарея на острове Кауаи (штат Гавайи) мощностью в 52 МВт-ч с возможностью моментального сдвига до уровня 13 МВт-ч, вырабатываемых солнечной электростанцией к вечеру.

Уже существуют две батареи в городе Фэрбенкс (штат Аляска) (40 МВт/7 мин с использованием никель-кадмиевых элементов) и в населенном пункте Нотрис (штат Техас) (36 МВт/40 мин с использованием свинцово-кислотных батарей). В Германии из старых батарей электромобилей была собрана батарея емкостью в 13 МВт-ч. Ожидаемый срок работы – 10 лет.

В 2015 году в США была установлена батарея емкостью в 221 МВт. К 2020 году ожидается достижение общей емкости до 1,7 ГВт.

Электротранспорт

Компании исследуют возможность использования электротранспорта для удовлетворения пикового спроса. Припаркованный и подключенный к источнику питания, электротранспорт может продавать ток из батареи во время пиковых нагрузок и заряжаться либо ночью (дома), либо во внепиковые часы.

Гибридный транспорт или электромобили могут использоваться за счет своих возможностей по накоплению энергии. Использование технологии подключения транспорта к общей электросети позволит превратить каждое средство с собственным блоком батарей объемом 20-50 кВт-ч в распределенное устройство для выравнивания нагрузок или экстренный источник питания. Это значит, что энергии каждого транспортного средства хватит на 2-5 дней при потребности в 10 кВт-ч в сутки или 3 650 кВт-ч в год. Это количество энергии эквивалентно пути в 40-300 миль (64-483 км), которое преодолевает такой транспорт, потребляя 0,16-0,5 кВт-ч на милю.

Читайте также:  Установка автомагнитолы в дэу нексию

Такие значения могут быть достигнуты даже у самодельного электротранспорта. Некоторые коммунальные энергосистемы планируют использовать старые батареи электромобилей (иногда – объединенные в один огромный блок) для хранения электроэнергии. Однако серьезным недостатком использования транспорта для накопления энергии в электросети является факт, что каждый цикл хранения подвергает батарею напряжению, аналогичному одному циклу зарядки-разрядки. Традиционные литий-ионные батареи на основе кобальта приходят в негодность после определенного числа циклов, хотя более современные батареи могут служить гораздо дольше, так как не начинают работать хуже после каждого цикла.

Также есть вариант заново использовать отработанные батареи электромобилей с целью накопления энергии в электросетях, так как ожидаемый срок их работы – около 10 лет. Если подобные накопители будут использоваться в крупных масштабах, тогда разрядившуюся батарею электромобиля, которую уже нельзя применять для движения, будет куда легче заменить по гарантии, так как у старой батареи тут же появится цена и применение.

Маховик

Основой этого метода накопления энергии является механическая инерция. Когда электрическая энергия проходит сквозь устройство, электромотор разгоняет тяжелый вращающийся диск. Мотор работает в качестве генератора, и обратный поток энергии замедляет диск и вырабатывает электричество. Электричество хранится в виде кинетической энергии диска. Трение должно оставаться минимальным для увеличения времени хранения. Это часто достигается благодаря помещению маховика в вакуум и магнитным подшипникам, что делает этот способ дорогим. Большая скорость вращения маховика позволяет добиться большего объема хранимой энергии, но при этом необходимы такие прочные материалы, как сталь или композитные материалы, чтобы преодолеть центробежную силу. Те объемы мощности и энергии, которые можно хранить в маховике, делают технологию экономичной, но неприменимой для обычных энергосистем. Такие системы, вероятно, лучше подойдет для выравнивания нагрузки железнодорожных энергосистем и увеличения качества энергии в таких возобновляемых энергосистемах, как ирландская система мощностью в 20 МВт.

Накопление энергии в маховике используется в тех сферах, где нужны сверхвысокие вспышки энергии в течение кратчайшего времени. Это – эксперименты с токамаком и лазером, где мотор-генератор ускоряется для достижения рабочей скорости и частично замедляется при разрядке.

На данный момент накопление энергии в маховике используется в виде дизельного роторного бесперебойного источника питания для обеспечения таких систем, как крупные датацентры, питанием из резервных источников. То есть, проходит относительно малое количество времени между потерей мощности главной линии и подготовки альтернативного источника типа дизельного генератора.

Потенциальное решение было предложено португальской организацией «EDA» на Азорских островах, в рамках которого предлагается разместить на островах Грасиоза и Флориш системы, использующей маховик мощностью в 18 МВт-с для улучшения качества тока и, таким образом, увеличить использование энергии из возобновляемых источников. Как предполагается из описания, эти системы также разработаны для сглаживания кратковременных изменений тока в цепи, но не для покрытия нехватки тока в течение пары дней.

Австралийская энергетическая компания развивает направления с применением ветряных турбин, маховиков и технологии дизельных двигателей малой загрузки для максимизации входного тока с ветряных электростанций к малым электросетям. Система, установленная в городке Корал Бэй (Западная Австралия), использует ветряные турбины вместе с системой управления на основе маховика и дизельных двигателей малой загрузки для достижения доли ветрогенерации в 60 % для городской электросети.

Водород

Водород также развивается, как средство накопления электрической энергии. Сначала его производят, затем – сжимают или превращают в жидкость, хранят при температуре -252,882 °С, после чего – превращают его в электричество или тепло. Водород можно применять как топливо для транспорта или стабильной выработки энергии. По сравнению с гидроаккумулированием и батареями водород обладает преимуществом, так как у него – высокая удельная энергетическая плотность.

Водород может производиться как посредством паровой конверсии, так и путем электролиза воды на водород и кислород. Паровая конверсия в качестве побочного продукта производит углекислый газ. Высокотемпературный электролиз и электролиз при высоком давлении – это два метода, за счет которых можно повысить эффективность производства водорода. Затем водород преобразовывается в электричество в двигателе внутреннего сгорания или топливном элементе.

КПД хранения переменного тока в водороде находится в пределах 20-45 %, что экономически ограничивает его применение. Соотношение цены покупки и продажи электричества должно быть, по меньшей мере, пропорциональным КПД для того, чтобы система себя окупала. Водородные топливные элементы могут реагировать достаточно быстро, чтобы корректировать быстрые колебания в количестве поставляемой энергии и регулировать частоту. Хотя при этом водород может использовать инфраструктуру для добычи и переработки природного газа, зависимую от строительных материалов сети, стандартов разъемов и давления в хранилище. Среди оборудования, необходимого для накопления энергии в водороде – электролизная фабрика, водородные компрессоры или разжижители и баки для хранения водорода.

Комбинированные микроисточники тепловой и электроэнергии могут использовать водород, как топливо. Некоторые АЭС могут быть способны получать выгоду от симбиоза с производством водорода. Газ высокой (950-1 000 °С) температуры охлаждает реакторы 4 поколения, которые будут способны добывать водород из воды путем электролиза посредством термохимических средств с использованием тепла от ядерной реакции по типу серно-йодного цикла. К 2030 году ожидается появление первых коммерческих реакторов.

В 2007 году появилось сообщество, занимающееся программой с использованием ветряных турбин и водородных генераторов в отдаленной деревушке Рамеа (провинция Нью-Фаундленд и Лабрадор, Канада). Схожий проект продолжается с 2004 года в маленьком норвежском городке Утсира.

Хранение водорода под землей

Хранение водорода под землей – способ хранения водорода в подземных пещерах, соляных куполах и опустошенных нефтяных и газовых меторождениях. Британская компания «Imperial Chemical Industries» без каких-либо трудностей хранит большие объемы газообразного водорода в подземных пещерах много лет. В 2013 году было отмечено, что европейский проект «Hyunder» нуждается в 85 дополнительных пещерах для хранения энергии с ветряных и солнечных электростанций, так как эта потребность не может быть покрыта за счет гидроаккумулирующих электростанций и хранилищ энергии в форме сжатого воздуха.

Преобразование энергии в газ

Преобразование энергии в газ – технология, позволяющая преобразовать электрическую энергию в газовое топливо. Существует 2 метода применения, первый из которых использует электричество для разложения воды и вводит полученный водород в резервуар с природным газом.

Второй, менее эффективный метод используется для преобразования углекислого газа и воды в метан с применением электролиза и реакции Сабатье. Избыточная или внепиковая энергия, производимая ветрогенераторами или солнечными панелями, используется для выравнивания нагрузки в электросети. Используя современную систему снабжения природным газом для водорода, производитель топливных ячеек «Hydrogenics» и компания-дистрибьютор природного газа «Enbridge» объединились для разработки подобной системы в Канаде.

Трубопровод от газораспределительной системы также применяется для хранения водорода. Прежде чем перейти на природный газ, немецкая система газоснабжения работала на коксовом газе, большую часть которого составляет водород. Пропускная способность немецкой системы газоснабжения превышает 200 000 ГВт-ч, этого достаточно для обеспечения потребностей в энергии в течение нескольких месяцев. Для сравнения, емкость всех гидроаккумулирующих электростанций Германии – всего лишь около 40 ГВт-ч. Перенос энергии через газопровод осуществляется с куда меньшими потерями (менее 0,1 %), чем по электросети (8 %). «NaturalHy» исследовала возможность использования существующих газопроводов для поставок водорода.

Проект преобразователя энергии в аммиак

Проект преобразователя энергии в аммиак предлагает безуглеродистый способ накопления энергии с возможностью применениях в самых разных отраслях. При избытке возобновляемой энергии она может быть преобразована в аммиак, применяемый на небольших заводах. Существующая технология может применяться для производства аммиака путем разложения воды на водород и кислород при помощи электричества, использования высокой температуры и давления для преобразования водорода и азота из воздуха в аммиак. При хранении в жидком состоянии аммиак схож с пропаном, в отличие от водорода, который тяжело превратить в жидкость и хранить при температуре -252,882 °С.
Как и природный газ, вырабатываемый и хранимый аммиак может использоваться энергокомпаниями в любое время, как топливо для выработки энергии.

Аммиак может храниться в жидком состоянии. Так, стандартный бак в 60 000 м3 содержит около 211 ГВт-ч энергии, что эквивалентно годовой выработке примерно 30 ветрогенераторов. Аммиак можно сжигать без последствий, так как высвобождаются только вода и азот, но не углекислый газ и окислы азота. В дальнейшем аммиак можно применять, как удобрение, химический реактив широкого применения, реактив для удаления окиси азота и энергоноситель. Его гибкость в применении и наличие инфраструктуры для транспортировки, распределения и использования делает аммиак отличным кандидатом для роли безуглеродистого промышленного энергоносителя будущего.

Гидроаккумулирование

В 2008 году объем энергии, выработанной путем гидроаккумулирования, составлял 104 ГВт, хотя другие источника заявляли о 127 ГВт, включающих подавляющее большинство типов накопления энергии в электросетях. Остальные типы в совокупности давали несколько сотен МВт.

Во многих районах гидроаккумулирование используется не только для выработки энергии в дневное время, но и во время внепиковых часов и выходных, когда вода закачивается в резервуары, используя избыточную базовую нагрузку угольных или атомных электростанций. При пиковых часах это вода может использоваться для выработки гидроэлектричества, часто – как ценный резерв для быстрого покрытия кратковременных пиков потребления. Гидроаккумулирование возвращает от 70 до 85 % процентов потребляемой энергии, и на данный момент это – самый эффективный вид накопления энергии в промышленности. Главная проблема гидроаккумулирования – потребность в двух соседних резервуарах различной длины и серьезных капиталовложениях.

Системы гидроаккумулирования обладают высокой скоростью реакции. Это означает, что они могут быть очень быстро (как правило, в течение 15 секунд) подключены, что делает их очень эффективными при поглощении колебаний при поставке тока потребителям. Гидроаккумулирующие электростанции вырабатывают около 90 ГВт энергии, что составляет 3 % от всей мировой выработки энергии из неисчерпаемых источников. Такие системы гидроаккумулирования, как британская электростанция Дайнорвиг, способны вырабатывать ток в течение 5-6 часов, и сглаживать колебания при поставке тока потребителям.

Еще один пример – китайская гидроаккумулирующая электростанция Тянхуангпин, вырабатывающая 1836 МВт энергии. Она обладает резервуаром объемом в 8 млн. м3 (2,1 млрд. американских галлонов, или объем воды, проходящей через Ниагарский водопад за 25 минут) и расстоянием по вертикали в 600 м (1970 футов). Он способен обеспечить 13 ГВт-ч гравитационной потенциальной энергии, преобразовываемой в электричество с КПД в 80 %. Эта величина равна 2 % от ежедневного потребления энергии в Китае.
Новый проект системы гидроаккумулирования использует энергию ветра или солнца для закачки воды. Ветряные турбины или элементы солнечных батарей, напрямую управляющие водяными насосами для хранения энергии ветра или солнца в дамбе, могут сделать этот процесс более эффективным, но пока они – ограничены. Такие системы могут лишь увеличить объем движущейся воды при ветреной или солнечной погоде.

Плотина ГЭС

Плотины ГЭС с крупными резервуарами также могут работать для обеспечения выработки энергии в пиковые часы. Вода хранится в резервуаре во время периодов малой загрузкой и проходит через ГЭС при повышении спроса. Конечный результат схож с гидроаккумулированием, но при этом нет потерь при закачке. В зависимости от объема резервуара электростанция может обеспечивать изменение нагрузки в течения дня, недели или сезона.

Многие существующие плотины ГЭС (как плотина Гувера, построенная в 1930-х годах) серьезно устарели, ведь они были спроектированы за несколько десятилетий до появления таких неисчерпаемых источников энергии, как ветер или солнце. Изначально плотины ГЭС строились для обеспечения базисной нагрузки, которая пойдет на генераторы станции, калиброванные под средний объем стока воды в резервуар. Установка новых генераторов на подобную дамбу повысит емкость пиковой исходящей энергии, таким образом, ее емкость вырастет в достаточной степени, чтобы она стала возможным средством накопления энергии в энергосети.

Бюро мелиорации США доложило, что для улучшения существующих дамб потребуется 69$ за кВт емкости в то время как аналогичные затраты на нефтяные пиковые генераторы превышают 400$ за кВт. Хотя улучшенные плотины ГЭС не хранят избыточную энергию других генераторов напрямую, они проявляют себя аналогично за счет накопление собственного топлива в виде поступающей речной воды во время большого объема производства энергии.

Таким образом, работая, фактически, в качестве накопителя энергии для электросети, улучшенная плотина является одной из самых эффективных форм хранения энергии, так как нет потерь при закачке воды для заполнения, но есть потери при испарении и утечке.

Читайте также:  Установка зоны на рабочий стол

Плотина с крупным резервуаром, соответственно, может хранить и освобождать большее количество энергии, контролируя расход реки и увеличивая или уменьшая уровень воды в резервуаре в пределах нескольких метрах. Ограничения по применению подобных плотин – частый предмет споров в области водного права, призванного ограничить низовой эффект для рек. К примеру, электросети, подпитываемые за счет базовой нагрузки ТЭС, АЭС или ветряных электростанций, производящих избыточную энергию ночью, дамбам все равно необходимо спускать достаточно воды для поддержания нормального уровня воды в реках независимо от того, поставляется ли ток или нет.

Энергия сверхпроводникового магнитного поля

Система сверхпроводниковых магнитных накопителей хранит энергию в магнитном поле, созданную течением постоянного тока в сверхпроводящей катушке, охлажденной криогенным путем до температуры ниже критической температуры сверхпроводимости. Типичная система подобного плана состоит из сверхпроводящей катушки, мощной системы кондиционирования и холодильник с криогенным охлаждением. Как только сверхпроводящая катушка заряжается, ток не ослабевает, и магнитную энергию можно хранить бесконечно долго. Накапливаемая энергия может попадать обратно в сеть после разрядки катушки.

Мощная система кондиционирования работает как инвертор/выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный и обратно. При работе инвертора/выпрямителя теряется примерно 2-3 % при преобразовании в каждую сторону. ССМН теряет меньше всего энергии в процессе накопления по сравнению с другими способами. Системы СМН невероятно эффективны, так как КПД при цикличном движении превышает 95 %. Первым ограничением для коммерческого применения данного метода является высокая цена сверхпроводников.

За счет потребностей энергии для заморозки и ограничений для объема накопленной энергии ССМН сейчас применяется для кратковременного хранения энергии. Вследствие этого данные системы чаще всего используются для увеличения качества энергии. Если бы ССМН использовались для коммунальных нужд, то она бы хранила энергию в течение дня, заряжалась бы ночью за счет базовой нагрузки электростанции и работа в пиковый период в течение дня. Системы сверхпроводниковых магнитных накопителей все еще находятся на стадии теоретической разработки.

Тепловая энергия

В Дании прямое накопление энергии считается слишком дорогим для использования в промышленных масштабах, хотя серьезная доля энергии производится работающей Норвежской ГЭС. Вместо этого предпочтительным путем считается использование существующих емкостей для хранения горячей воды, присоединенных к системам центрального теплоснабжения, нагреваемым как электрокотлами или теплонасосами. Потом накопленное тепло подается в дома по теплотрассам.

Расплавы солей применяют для хранения тепла, собранного гелиоустановками, поэтому их можно использовать для производства электричества в плохую погоду или ночью.
Внепиковое электричество можно использовать для превращения воды в лед и его хранения. Лед может применяться для охлаждения воздуха в больших помещений, которые будут использовать переменный ток, смещая нагрузку на внепиковые часы. В других накопительных системах лед используется для охлаждения поступающего в газотурбинный генератор воздуха, следственно, растет пиковая пропускная способность и эффективность.

Система накопления тепла использует высокореверсивные тепловых двигателей или теплонасосов для закачки тепла между двумя накопительными баками, где один – нагревается, а другой – охлаждается. Британская машиностроительная фирма «Isentropic», занятая разработкой данной системы, заявляет, что КПД цикла накопления и высвобождения – 72-80 %.

Накопление гравитационной потенциальной энергии в твердых телах

Согласно журналу «Scientific American», подъемники для лыжников и железнодорожные пути рассматриваются, как способ хранения энергии движения тяжелых предметов вверх и вниз.

Накопление энергии — сколько это стоит

В первую очередь, стандартный тариф на хранение электроэнергии зависит от типа и целей хранения, а уже потом – от регулирования частоты, наличия пиковых электростанций и сезонного аккумулирования.

Утверждается, что использование энергии из аккумуляторов будет стоить 12-17 центов/кВт.
Вообще говоря, накопление энергии выгодно при условии, что предельные издержки на электричество будут отличаться сильнее, чем сумма издержек на хранение и восстановление энергии и издержек на потере энергии. К примеру, водохранилище гидроаккумулирующей электростанции может закачать в свой верхний резервуар воду для производства 1 200 МВт-ч после всех учтенных потерь (испарение и протечка в резервуаре, потери эффективности и т.д.).

Если предельная стоимость электричества во внепиковые часы — 15$/МВт-ч, а КПД резервуара — 75 % (потребляется 1 600 МВт-ч, из которых возвращается 1 200 МВт-ч), общая стоимость заполнения резервуара составит 24 000 $. Если вся накопленная энергия будет продана на следующий день за 40$/МВт-ч в пиковые часы, то доход составит 48 000 $. Таким образом, валовая прибыль составит 24 000 $.

Однако, предельные издержки на электричество отличаются из-за отличий в стоимости работы и топлива для генераторов разных классов. С одной стороны, такие базисные электростанции, как угольные или атомные, обладают генераторами с низкими предельными издержками, так как у них – высокие капитальные и эксплуатационные расходы, но малые расходы на топливо.

С другой стороны, у таких пиковых электростанций, как газотурбинные, сжигается дорогое топливо, но они – дешевле в строительстве, работе и обслуживании. Чтобы минимизировать общие затраты на работу генераторов, большинство базисных генераторов почти все время работают в экстренном режиме, в то время как пиковые генераторы работают в таких условиях только при необходимости, в основном – при пиковых запросах на электроэнергию. Это называется «экономичным распределением нагрузки».

Потребности мировых электросетей в энергии варьируются в течение дня и в зависимости от времени. В большинстве случаев потребности в электричестве меняются в зависимости от того, сколько энергии обеспечивается первичными источниками. Однако все больше владельцев хранят дешевую энергию, произведенную ночью, после чего – передают ее электросетям в пиковые периоды, когда она становится более ценной.

В регионах с плотинами ГЭС передача энергии происходит при повышенном спросе. Такая форма хранения энергии широко распространена и может использовать уже существующих резервуаров. Это не является хранением «избыточной» энергии, произведенной где-либо, но конечный результат тот же. Отличие заключается лишь в отсутствии потерь в передаче энергии. Доля таких возобновляемых источников, как энергия ветра или солнца, показывает тенденцию к росту, что увеличивает возможности накопления энергии в электросетях.

Поиск альтернативного рынка для неиспользованной энергии может быть более выгодным, чем попытка сохранить ее. Высоковольтная линия постоянного тока позволяет передавать электричество, теряя лишь 3 % от объема на 1 000 км.

Сглаживание нагрузки

Потребности промышленности и рядовых потребителей в электричестве постоянно меняются по таким категориям:

  1. Сезонные (во время темной зимы нужно больше электрического освещения и тепла, в то время как в местах с жарким климатом нужно больше ресурсов для охлаждения воздуха.
  2. Еженедельные (большая часть промышленных предприятий закрывается в выходные дни, снижая потребность в энергии)
  3. Ежедневные (пример – утренний пик при открытии офисов, в которых включаются кондиционеры)
  4. Ежечасные (один из способов оценки количества телезрителей в Соединенном Королевстве – оценка пиковых мощностей во время рекламных пауз или программ, когда зрители включают чайник)
  5. Кратковременные (колебания из-за действий отдельных людей, изменения в эффективности передачи мощности и другие малые факторы, которые стоит учитывать)

На сегодня существует три главных способа реагирования на изменение спроса:

  1. Электрические приборы, как правило, имеют рабочий диапазон напряжения, необходимого для работы, чаще всего – 110-120 или 220-240 В. Незначительные изменения нагрузки автоматически сглаживаются за счет небольшого изменения напряжения в системе.
  2. Электростанции могут работать ниже своей нормальной производительности, а также – иметь способность практически мгновенно наращивать объем производства энергии. это называется «горячий реверс».
  3. Можно задействовать дополнительные мощности. Как правило, это – гидро- или газотурбинные генераторы, которые запускаются за несколько минут.

Проблемой использования запасных газотурбинных генераторов является более высокая стоимость, ведь дорогостоящее оборудование не используется большую часть времени. Горячий реверс также стоит дорого, а электростанции, работающие меньше максимальной мощности, обычно менее эффективны. Накопление энергии в электросети применяется для смещения генерации к внепиковым часам. Электростанции способны работать на своих пиковых мощностях ночью и в выходные.

Управление электропотреблением

Необходимо уменьшить разницу между выработкой и потребностями в энергии, чтобы сохранить стабильность энергоснабжения и справиться с изменяющейся нагрузкой. Если это произойдет через изменение нагрузок, то речь идет об управлении электропотреблением. Десятилетиями электростанции продавали внепиковую энергию крупным потребителям по более низким ценам с целью заставить их сдвинуть нагрузку на внепиковые часы, как это делали телефонные операторы. Обычно эти связанные со временем цены обсуждаются заранее.

Пытаясь сохранить больше денег, некоторые компании экспериментируют, продавая электричество по поминутному тарифу спот, который позволяют этим пользователям следить за оборудованием и обнаруживать потребности в пиковой энергии по мере их появления, экономя свои деньги и деньги компании. Управление электропотреблением может быть ручным или автоматическим, и не ограничиваться лишь крупной промышленностью. В случае с жильем или малым бизнесом контрольные модули могут уменьшить потребление энергии кипятильниками, кондиционерами, холодильниками и другими приборами во время этих периодов за счет их отключения до момента пиковой нагрузки. Управление энергопотреблением включает не только общее уменьшение потребляемой энергии или сдвиг нагрузок к внепиковым часам.

Крайне эффективным способом подобного управления является призыв к потребителям устанавливать больше энергосберегающих приборов. К примеру, многие компании предлагают скидки на приобретение изоляции, утеплителей и энергосберегающих ламп. Некоторые субсидируют покупку геотермальных теплонасосов, которые позволяют уменьшить потребность в энергии летом и сделать кондиционирование воздуха на 70 % эффективнее, а также – уменьшить потребление энергии зимой в сравнении с традиционными воздушными насосами или резистивным нагревом.

Компании с заводами и крупными зданиями также могут устанавливать такие товары, но также они могут покупать такое энергосберегающее промышленное оборудование, как отопительный котел, или применять более эффективные производственные процессы. В качестве стимула для них могут служить скидки на займы от компаний или властей на установку энергосберегающего оборудования.

Портативность

Это – поле для наибольшего успеха нынешних технологий хранения энергии. Одноразовые и перезаряжаемые батареи, обеспечивающие энергией и часы, и машины, встречаются всюду. Портативная массовая электроника получает немало выгод от уменьшения размера и энергии согласно закону Мура. К сожалению, он не позволяет применять эту энергию для перемещения людей и грузов, так как ее понадобится несравнимо больше, чем для информационных и развлекательных отраслей. Емкость батарей становится все больше, что позволяет говорить о ней, как об альтернативе двигателя внутреннего сгорания для машин, грузовиков, автобусов, поездов, кораблей и самолетов. Для нее потребуется куда большая плотность энергии, чем та, что обеспечивает нынешняя технология. Жидкое углеводородное топливо (бензин и дизтопливо), также как и спирты (метанол, этанол и бутанол) и жиры (подсолнечное масло, биодизель) обладают куда большей плотностью энергии.

Существуют синтетические пути использования электричества для удаления углекислого газа и воды из жидких углеводородов или спиртов. Они начинаются с электролиза воды для образования водорода и удаления углекислого газа и избытка водорода из водяного пара. Среди альтернативных источников углекислого года – бродильные и очистные заводы. Преобразование электроэнергии в жидкое углеродное топливо может обеспечить запас энергии, применимый большим количеством машин и другого оборудования без проблем, связанных с работой на водороде или другом нетрадиционном энергоносителе. Такие синтетические пути могут привлечь внимание в связи с попытками стран, зависимых от импорта бензина, но имеющих мощные ядерные или возобновляемые источники энергии, улучшить энергетическую безопасность, а также – справиться с возможным падением объемов импорта бензина в будущем.

Из-за крайне неэффективного использования бензина транспортом, замена бензинового транспорта на электрический не потребует больших денежных вливаний в течение многих лет.

Надежность

Практически на все электрические приборы плохо влияет внезапное отключение питания. Такие решения, как неисчерпаемые источники энергии или запасные генераторы, выгодны, но дороги. Эффективные способы накопления энергии позволят устройствам иметь встроенный запасной элемент на случай отключения тока, а также – смягчат последствия перебоя в работе электростанции. Существующие примеры – топливные элементы и маховики.

источник