×
Как нам получить больше энергии от солнца и ветра?

Глубоко в пустыне Невады выстроились тысячи зеркал, образующие концентрические окружности и направленные к солнцу. Все эти зеркала отправляют отраженный свет на вершину башни, расположенную среди зеркал.

 

Эта инновационная электростанция вырабатывает электрическую энергию, но не самым обычным способом. И, что самое необычное, эта электростанция продолжает свою работу даже после того, как солнце садится.

 

Как это работает?

 

Сосредоточенный от тысячи зеркал свет нагревает соленую жидкость, закачанную в верхнюю часть башни, со временем температура достигает 566 °C – после этого полученное тепло используется для получения пара. Последний используется для питания уже непосредственно генератора, расположенного в другой части электростанции. 

 

Инновационная электростанция в Неваде

 

«Вопрос с производством электроэнергии с помощью солнца всегда упирался в то, что это прерывистый источник питания – как только солнце село, вы теряете источник питания вплоть до утра, – объясняет Кевин Смит (Kevin Smith), чья компания Solar Reserve и построила в пустыне электростанцию Crescent Dunes. – Но у нас электроэнергия хранится в виде тепла, так что никаких проблем с заходом солнца не возникает – мы можем надежно производить электроэнергию 24 часа в сутки, так же как и обычные современные электростанции».

 

Растущий рынок

 

Этот завод является одной из частей решения проблемы устойчивого хранения энергии, получаемой от возобновляемых источников. Их ахиллесова пята заключается в переменном характере самого источника: солнце не светит постоянно, так же как и ветер не дует весь день. Соответственно, очевидны перебои с электроэнергией, что в современном мире недопустимо. Зато если мы сумеем придумать способы хранения накопленной от этих источников энергии, то сумеем выгодно использовать ее. Эксперты считают это единственно возможным способом составить конкуренцию ископаемому топливу.

 

Методы хранения, которые активно используются во всем мире, включают в себя батареи, маховики, геотермальные установки, хранение в виде сжатого воздуха или водорода – даже лед используют в этих целях. Но наиболее популярным способом все еще остается гидроэнергия – этот способ подразумевает направление на энерготурбины потоков воды.

 

Ветроэлектростанции в Эль Йерро

 

По данным исследовательской компании Navigant, емкость глобальных установок аккумулирования электроэнергии будет расти от 1750 мегаватт (МВт) в 2016 году вплоть до отметки в 11 000 мегаватт в 2020 году.

 

«Мы движемся от огромных обычных электростанций, которые вырабатывают энергию в одном месте, а затем по сети распространяют ее на большие территории, к сетям электростанций, которые будут работать более распределенно, – замечает Сэм Уилкинсон (Sam Wilkinson) из IH. – Таким образом, хранение накопленной энергии является одной из самых важных проблем в этом направлении».

 

Энергию – людям

 

Наши дома все чаще используются в качестве хранилищ электроэнергии. Ранее в этом году компания Tesla анонсировала Powerwall – устройство, которое собирает энергию и хранит ее в аккумуляторных батареях и при этом подходит для бытового использования.

 

Американский производитель электромобилей указывает на то, что среднестатистическая американская семья тратит большое количество электроэнергии утром и вечером, а не днем, когда солнечной энергии в изобилии. Так что их устройство заряжается в течение дня от солнечных батарей, расположенных на крыше – а вечером семья может использовать накопленную энергию.

 

Возобновляемые источники энергии

 

Примерно тот же принцип используется в новом жилищном строительстве в Хоог Далем (Hoog Dalem), Нидерланды – это часть проекта Универсальных умных источников энергии. Среди занятых в проекте компаний мелькают ABB, IBM и Stedin.

 

Дома оборудованы солнечными панелями, которые накапливают солнечную энергию в течение дня и начинают использовать ее ближе к вечеру, когда солнце садится. Эти конструкции используются в комбинации с умными датчиками, которые помогают предприятиям и частным пользователям более эффективно контролировать расход электроэнергии – такие домашние батареи смогут произвести настоящую революцию на рынке электроэнергии.

 

«Три теннисных корта»

 

Большие хранилища накопленной энергии вроде Smarter Network Storage (SNS) в Лейтон Баззард (Leighton Buzzard), Великобритания, также играют большую роль.

 

Там содержится 50 000 литиево-ионных элементов питания, и они занимают площадь, примерно равную площади трех теннисных кортов. Энергии, запасенной здесь, хватит на обеспечение электричеством 1100 британских домов в режиме средней нагрузки.

 

Ник Хейворд (Nick Heyward), управляющий проектом Великобританских энергетических сетей (UK Power Networks), объясняет, что необходимо пытаться сбалансировать предложение и спрос на электроэнергию.

 

Системы хранения энергии вроде описанной выше SNS позволяют экспортировать электроэнергию в периоды пиковых нагрузок и запасать ее, когда спрос на нее падает. Господин Хейворд утверждает, что если бы удалось создать такие хранилища на территории всей Великобритании, то выгода от такого предприятия к 2040 году составляла бы $895 миллионов ежегодно.

 

Чистая энергия?

 

Экологи обеспокоены тем, что многие элементы в батареях, такие как кобальт и никель, загрязняют окружающую среду. Таким образом, суть гонки в том, чтобы найти наиболее «чистую» альтернативу обычным источникам энергии.

 

Так, батареи от Aquion выполнены из более устойчивых материалов, чем обычные литиево-ионные аккумуляторы, выдерживают больше циклов зарядки и разрядки, стоят меньше и не загораются.

 

В Ambri разработали аккумулятор с применением жидкого металла. Он недорогой и не выбрасывает вредные вещества в атмосферу. Они также отмечают, что жидкие электроды стабильнее обычных твердых. 

 

Батареи от Aquion

 

Конечно, приятно видеть такие эксперименты в сфере получения и хранения электроэнергии, но массовыми их пока сложно назвать – остается признать тот факт, что, к примеру, в США наиболее популярный способ добычи электроэнергии – по-прежнему с помощью воды. Хотя это и не самый эффективный способ.

 

Число разных инновационных проектов видится хорошим знаком, того же мнения придерживаются и в Ассоциации хранения энергии (Energy Storage Association), но мы все еще далеки от необходимых уровней хранения.

 

Одна из заметных проблем в этой сфере – государственное регулирование, а по большей части его отсутствие. Правительства всего мира только-только начинают обращать внимание на эту сферу.

 

Перевод: Вячеслав Гладков

 

Оригинал фото: bbc