Энергоэффективность и хранение энергии

Системы хранения энергииМировой рынок хранения энергии

Повсеместное распространение возобновляемых источников энергии ведет к тому, что проблема сохранения излишков электричества, полученного в часы пикового производства, для использования их затем в часы недостаточной выработки (что особенно актуально для солнечной и ветряной генерации), все более остро встает как в частном, так и в промышленном масштабе.

Так, в первой половине 2017 года штату Калифорния в США пришлось избавиться от 300 тыс магаватт электроэнергии из возобновляемых источников, потому что ее негде было хранить. По данным BNEF, Китай по этой же причине теряет порядка 17% произведенной электроэнергии.

Рынок аккумуляторов для хранения энергии достиг объема около 1 ГВт в 2016 году, благодаря благоприятной политике государств и снижению стоимость батарейного оборудования, по данным доклада МЭА по оценке успехов в области внедрения технологий возобновляемой энергетики в мире Tracking Clean Energy Progress 2017.

Для домашнего хранения энергии в настоящее время предлагается спектр различных устройств небольшой емкости. В соответствии с долгосрочным прогнозом по новой энергетике New Energy Outlook 2016 (NEO 2016), этот рынок имеет потенциал в 250 млрд долларов США, и его экстенсивное развитие в ближайшие годы приведет к значительному снижению стоимости литий-ионных аккумуляторов.

Виды устройств для хранения энергии

Все существующие на данный момент системы хранения энергии дороги и не предназначены для больших промышленных объемов, поэтому различные производители и государства делают масштабные инвестиции в создание новых способов хранения больших объемов энергии.

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) являются наиболее распространенным типом батарей для различного вида электронных устройств в мире на данный момент. Они используются практически во всех видах техники, в том числе мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках, а также электромобилях.

Несмотря на популярность, такие батареи имеют множество недостатков, такие как способность к самовозгоранию, «эффект памяти», быстрая потеря емкость при низких температурах и т.д.

Литий-полимерные (Li-poly) аккумуляторы

Литий-полимерные (Li-poly) аккумуляторы — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.

Американская компания Ionic Materials первой в мире разработала твердый полимер, способный производить ионы при комнатной температуры, для замены жидкого токсичного и горючего электролита, который используется для производства литий-ионных батарей, что исключает возможность их самовозгорания, при этом также сокращаются затраты на производство.

Хранение энергии в форме водорода

Одно из направлений исследований — преобразование излишков электроэнергии в водородное топливо. Этим проектом, например, занимается инициатива Дон Кихот (Don Quichote) — организация, созданная Европейской Комиссией и рядом европейских компаний. (см. Новые виды топлива).

Хранение энергии в форме тепла

Другой тип систем для хранения энергии разрабатывается на основе теоретической концепции профессора физики Стэнфордского университета и нобелевского лауреата Роберта Лафлина. Концепция предполагает, что электричество может храниться в течение нескольких дней или даже недель в виде тепла в расплавленной соли при очень высоких температурах или в виде холода в жидкости, сходной с антифризом, который используется в автомобилях, при экстремально низких температурах. Созданием реального прототипа такой системы занимается инкубатор проектов Google X в рамках проекта Malta.

Концепция Vehicle-to-grid (V2G)

Концепция Vehicle-to-grid (V2G) рассматривает электромобиль или гибридный электромобиль как аккумулятор, снабженный колесами, который может быть использован как часть общей сети для всеобщей пользы.

По статистике, 95% времени любое частное транспортное средство стоит без движения. Разработчики концепции соединения электромобиля с сетью предполагают, что аккумулятор транспортного средства может заряжаться в часы минимальной нагрузки и отдавать в сеть электричество в часы пиковой нагрузки, если это совпадает с графиком передвижения владельца. Для водителя такое использование аккумулятора его автомобиля для нужд сети может, по подсчетам, вылиться в экономию порядка 4000 долларов США в год за счет разницы цен на электроэнергию в разное время суток.

Кроме того, автомобиль может подобным же образом быть использовать при проектировании электросетей домохозяйств как средство хранения энергии по аналогии с другими системами хранения энергии, такими как Tesla Powerwall.

Оставить ответ

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.