31 июля 2023 БКС Экспресс
Существует множество способов добычи энергии. Можно жечь уголь, использовать воду, ветер, солнце и ядерные элементы. Но не менее важная проблема — ее хранение. И для этого люди тоже придумали большое количество вариантов. Рассказываем о самых необычных.
Речь пойдет именно о способах хранения энергии, поскольку устройства, разработанные для этого, не могут выделять ее постоянно. Их используют либо в моменты пиковой нагрузки, когда основные источники не справляются, либо для устранения излишек.
Шахта как батарейка
Для добычи полезных ископаемых часто роют глубокие шахты. Однако ресурс таких сооружений не бесконечен: после выработки их консервируют, и они просто стоят. Однако ученые придумали способ, который даст им вторую жизнь. Правда, в качестве батарейки.
Так, группа исследователей из разных стран опубликовала статью в журнале Energies, где они предложили использовать пустые шахты как подземные гравитационные накопители энергии (ПГНЭ).
Суть метода заключается в следующем. Большое количество песка загружается в специальные контейнеры, затем их прикрепляют к кабелю и опускают в ствол шахты. В момент погружения конструкции кабель вращает роторы, которые запускают генераторы. Таким образом выделяется электричество. При этом в ситуации, когда энергии в избытке, ее тратят на поднятие груза.
Контейнеры с песком могут очень долго находиться, опущенными в шахту, то есть хранить энергию до тех пор, пока системе не понадобится дополнительная мощность.
По всему миру существуют десятки тысяч невостребованных отработанных шахт — около 50 тыс. в Австралии, более 500 тыс. в США и около 10 тыс. в Канаде. По оценкам ученых, одна шахта глубиной 200 метров с использованием 4 млн тонн песка может дать приблизительно 10 МВт⋅ч — этого достаточно для питания 5–8 тыс. домов. А в шахта глубиной 1 км с использованием 40 млн тонн песка может производить 200 МВт⋅ч, то есть обеспечивать электричеством приблизительно 140 тыс. домов.
Вода: туда-сюда
Гидроаккумуляторные станции нужны для накопления электроэнергии, когда потребление минимально, и ее отдачи в часы пиковых нагрузок. Таким образом они снижают загруженность основных электростанций.
Эти установки работают по принципу, похожему на шахты-батарейки, но вместо песка здесь используется вода. Установка состоит из двух резервуаров, где один расположен выше, чем другой. Также используются специальные агрегаты, которые могут выступать как в качестве насосов, так и выполнять функцию генераторов.
Когда нагрузка на энергосистему минимальна, например, ночью, эти устройства заполняют водой верхний резервуар. А когда она на максимуме — вода сливается в нижний резервуар, запуская генераторы. Таким образом вырабатывается электроэнергия. Затем процесс повторяется.
Вагоны и горы
Еще один пример накопителя энергии, который работает за счет гравитации. Чаще всего этот механизм используют в помощь солнечным батареям и электрогенераторам. В моменты, когда они вырабатывают достаточно много энергии, специальные утяжеленные вагоны загоняются наверх в гору с помощью электромоторов. А когда основных источников выработки энергии недостаточно, их направляют вниз, тогда моторы начинают вырабатывать электричество.
Калифорнийская компания Advanced Rail Energy Storage уже разработала специальное устройство, которое пока в экспериментальном порядке ездит по горам в Неваде.
Расплавленная соль
Соль отлично держит тепло. Поэтому изначально ее использовали в качестве теплоносителя при использовании солнечных батарей. Конструкция довольно проста: сфокусированные солнечные лучи с помощью зеркал направляют на башню с солью, которая плавится под воздействием высоких температур. После этого воду с помощью сохраненного тепла можно превратить в пар, который будет вращать турбины генератора, а тот в свою очередь — выделять электричество.
Позже выяснилось, что с помощью расплавленной соли энергию можно не только вырабатывать, но и хранить. Технологию для этого разработали ученые в стартапе Malta, который раньше был частью корпорации Alphabet.
Суть в следующем: есть две цистерны с солью и две — с недорогим антифризом. Сначала с помощью теплового насоса нагревают соль, запасая в ней тепло. Затем, например, в безветренный или дождливый день, когда системе потребуется дополнительная энергия, соль соединяют с холодным антифризом: теплый и холодный воздух сталкиваются, образуя поток ветра, который вращает турбину.
Соль таким образом может оставаться теплой, а значит хранить энергию, в течение нескольких недель.
Ледяные батареи
Энергия необходима не только, чтобы сохранять тепло, но и для охлаждения. Особенно это актуально для жарких стран, где людям приходится выкладывать много денег за электричество, чтобы пользоваться кондиционерами. Однако компания Ice Energy придумала инновационную технологию, которая может решить эту проблему.
Разработанное термальное хранилище состоит из отсека хранения замороженной воды (конденсата), которая охлаждается и превращается в лед, потребляя небольшое количество электричества в часы непиковых нагрузок. Днем же лед тает и используется для охлаждения помещений, в том числе с помощью трубок со специальной жидкостью, по которым холод передается в помещение. То есть в это время кондиционер включать не надо.
Стоит отметить, что в теплых странах распространено использование солнечных батарей. Если они вырабатывают избыточную энергию, в данном случае разработчики компания Ice Energy предлагают направить ее на производство льда для их устройства. Таким образом, это будет еще более эффективным способом экономии энергии.
Речь пойдет именно о способах хранения энергии, поскольку устройства, разработанные для этого, не могут выделять ее постоянно. Их используют либо в моменты пиковой нагрузки, когда основные источники не справляются, либо для устранения излишек.
Шахта как батарейка
Для добычи полезных ископаемых часто роют глубокие шахты. Однако ресурс таких сооружений не бесконечен: после выработки их консервируют, и они просто стоят. Однако ученые придумали способ, который даст им вторую жизнь. Правда, в качестве батарейки.
Так, группа исследователей из разных стран опубликовала статью в журнале Energies, где они предложили использовать пустые шахты как подземные гравитационные накопители энергии (ПГНЭ).
Суть метода заключается в следующем. Большое количество песка загружается в специальные контейнеры, затем их прикрепляют к кабелю и опускают в ствол шахты. В момент погружения конструкции кабель вращает роторы, которые запускают генераторы. Таким образом выделяется электричество. При этом в ситуации, когда энергии в избытке, ее тратят на поднятие груза.
Контейнеры с песком могут очень долго находиться, опущенными в шахту, то есть хранить энергию до тех пор, пока системе не понадобится дополнительная мощность.
По всему миру существуют десятки тысяч невостребованных отработанных шахт — около 50 тыс. в Австралии, более 500 тыс. в США и около 10 тыс. в Канаде. По оценкам ученых, одна шахта глубиной 200 метров с использованием 4 млн тонн песка может дать приблизительно 10 МВт⋅ч — этого достаточно для питания 5–8 тыс. домов. А в шахта глубиной 1 км с использованием 40 млн тонн песка может производить 200 МВт⋅ч, то есть обеспечивать электричеством приблизительно 140 тыс. домов.
Вода: туда-сюда
Гидроаккумуляторные станции нужны для накопления электроэнергии, когда потребление минимально, и ее отдачи в часы пиковых нагрузок. Таким образом они снижают загруженность основных электростанций.
Эти установки работают по принципу, похожему на шахты-батарейки, но вместо песка здесь используется вода. Установка состоит из двух резервуаров, где один расположен выше, чем другой. Также используются специальные агрегаты, которые могут выступать как в качестве насосов, так и выполнять функцию генераторов.
Когда нагрузка на энергосистему минимальна, например, ночью, эти устройства заполняют водой верхний резервуар. А когда она на максимуме — вода сливается в нижний резервуар, запуская генераторы. Таким образом вырабатывается электроэнергия. Затем процесс повторяется.
Вагоны и горы
Еще один пример накопителя энергии, который работает за счет гравитации. Чаще всего этот механизм используют в помощь солнечным батареям и электрогенераторам. В моменты, когда они вырабатывают достаточно много энергии, специальные утяжеленные вагоны загоняются наверх в гору с помощью электромоторов. А когда основных источников выработки энергии недостаточно, их направляют вниз, тогда моторы начинают вырабатывать электричество.
Калифорнийская компания Advanced Rail Energy Storage уже разработала специальное устройство, которое пока в экспериментальном порядке ездит по горам в Неваде.
Расплавленная соль
Соль отлично держит тепло. Поэтому изначально ее использовали в качестве теплоносителя при использовании солнечных батарей. Конструкция довольно проста: сфокусированные солнечные лучи с помощью зеркал направляют на башню с солью, которая плавится под воздействием высоких температур. После этого воду с помощью сохраненного тепла можно превратить в пар, который будет вращать турбины генератора, а тот в свою очередь — выделять электричество.
Позже выяснилось, что с помощью расплавленной соли энергию можно не только вырабатывать, но и хранить. Технологию для этого разработали ученые в стартапе Malta, который раньше был частью корпорации Alphabet.
Суть в следующем: есть две цистерны с солью и две — с недорогим антифризом. Сначала с помощью теплового насоса нагревают соль, запасая в ней тепло. Затем, например, в безветренный или дождливый день, когда системе потребуется дополнительная энергия, соль соединяют с холодным антифризом: теплый и холодный воздух сталкиваются, образуя поток ветра, который вращает турбину.
Соль таким образом может оставаться теплой, а значит хранить энергию, в течение нескольких недель.
Ледяные батареи
Энергия необходима не только, чтобы сохранять тепло, но и для охлаждения. Особенно это актуально для жарких стран, где людям приходится выкладывать много денег за электричество, чтобы пользоваться кондиционерами. Однако компания Ice Energy придумала инновационную технологию, которая может решить эту проблему.
Разработанное термальное хранилище состоит из отсека хранения замороженной воды (конденсата), которая охлаждается и превращается в лед, потребляя небольшое количество электричества в часы непиковых нагрузок. Днем же лед тает и используется для охлаждения помещений, в том числе с помощью трубок со специальной жидкостью, по которым холод передается в помещение. То есть в это время кондиционер включать не надо.
Стоит отметить, что в теплых странах распространено использование солнечных батарей. Если они вырабатывают избыточную энергию, в данном случае разработчики компания Ice Energy предлагают направить ее на производство льда для их устройства. Таким образом, это будет еще более эффективным способом экономии энергии.
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией | При копировании ссылка обязательна | Нашли ошибку - выделить и нажать Ctrl+Enter | Жалоба