Dispozitive industriale de stocare a energiei
Pe vremuri, energia electrică obținută în hidrocentrale era imediat livrată consumatorilor: lămpile aprinse, motoarele pornit. Astăzi, însă, pe măsură ce capacitățile de generare a energiei s-au extins considerabil, problema modalităților eficiente de stocare a energiei generate a fost ridicată serios în multe feluri, inclusiv diverse surse regenerabile.
După cum știți, în timpul zilei omenirea cheltuiește mult mai multă energie decât noaptea. Orele de sarcină de vârf din orașe se încadrează în ore de dimineață și seară strict definite, în timp ce centralele generatoare (în special solare, eoliene etc.) generează o anumită putere medie care variază semnificativ în diferite momente ale zilei și în funcție de condițiile meteorologice.
În astfel de circumstanțe, nu este o idee rea ca centralele electrice să aibă un fel de stocare de rezervă a energiei electrice care să poată furniza puterea necesară în orice moment al zilei. Să aruncăm o privire la unele dintre cele mai bune tehnologii pentru a rezolva această problemă.
Stocarea energiei hidraulice
Cea mai veche metodă care nu și-a pierdut actualitatea până în prezent. Două rezervoare mari de apă sunt amplasate unul deasupra celuilalt. Apa din rezervorul superior, ca orice obiect ridicat la o înălțime, are o energie potențială mai mare decât apa din rezervorul inferior.
Când consumul de energie al centralei este scăzut, în acel moment apa este pompată în rezervorul superior de către pompe. În orele de vârf, când centrala este forțată să alimenteze rețeaua cu putere mare, apa din rezervorul superior este deviată prin turbina hidrogeneratorului, generând astfel putere crescută.
În Germania se dezvoltă proiecte de acest tip de hidroacumulatoare pentru ridicarea lor ulterioară pe locurile vechilor mine de cărbune, precum și pe fundul oceanului în depozite sferice special create în acest scop.
Stocarea energiei sub formă de aer comprimat
La fel ca un arc comprimat, aerul comprimat injectat într-un cilindru este capabil să stocheze energia sub formă potențială. Tehnologia a fost eclozată de ingineri pentru o lungă perioadă de timp, dar nu a fost implementată din cauza costului ridicat. Dar niveluri foarte ridicate de concentrare a energiei sunt atinse în timpul comprimării gazului adiabatic cu compresoare speciale.
Ideea este aceasta: în timpul funcționării normale, o pompă pompează aer în rezervor, iar în timpul sarcinilor de vârf, aerul comprimat este eliberat din rezervor sub presiune și rotește turbina generatorului. Există mai multe sisteme similare în lume, dintre care unul dintre cei mai mari dezvoltatori este compania canadiană Hydrostar.
Sare topită ca acumulator termic
Panouri solare Nu este singurul instrument de conversie a energiei radiante a soarelui.Radiația solară infraroșie, atunci când este concentrată corespunzător, poate încălzi și topi sarea și chiar metalul.
Așa funcționează turnurile solare, unde multe reflectoare direcționează energia soarelui către un rezervor de sare montat deasupra unui turn ridicat în centrul stației. Sarea topită eliberează apoi căldură în apă, care se transformă în abur care transformă turbina generatorului.
Deci, înainte de a se transforma în electricitate, căldura este mai întâi stocată într-un acumulator termic pe bază de sare topită.Această tehnologie a fost implementată, de exemplu, în Emiratele Arabe Unite. Georgia Tech a dezvoltat un dispozitiv și mai eficient pentru stocarea termică a metalului topit.
Baterii chimice
Baterii cu litiu pentru centralele eoliene — aceasta este aceeași tehnologie ca și bateriile pentru smartphone-uri și laptopuri, doar că vor fi mii de astfel de „baterii” în depozitul pentru centrala electrică. Tehnologia nu este nouă, este folosită astăzi în SUA. Un exemplu recent al unei astfel de centrale de 4 MWh este cea construită recent de Tesla în Australia. Stația este capabilă să livreze o putere maximă de 100 MW la sarcină.
Scurgeri de acumulatori chimici
Dacă în bateriile convenționale electrozii nu se mișcă, în bateriile cu flux lichidele încărcate acționează ca electrozi. Două lichide se deplasează printr-o celulă de combustie cu membrană în care are loc interacțiunea ionică a electrozilor de lichid și sarcini electrice de diferite semne sunt generate în celulă fără amestecarea lichidelor. Electrozii staționari sunt montați în celulă pentru a furniza energia electrică astfel încărcată sarcinii.
Așadar, în cadrul proiectului brine4power din Germania, este planificată instalarea de rezervoare cu electroliți (soluție de vanadiu, apă sărată, clor sau zinc) în subteran, iar o baterie cu debit de 700 MWh va fi ridicată în peșterile locale. Scopul principal al proiectului este de a echilibra distribuția energiei regenerabile pe parcursul zilei pentru a evita întreruperile de curent cauzate de lipsa vântului sau a vremii înnorate.
Stocare dinamică super volantă
Principiul se bazează pe prima conversie a energiei electrice - sub forma energiei cinetice a rotaţiei super-volantului, și, dacă este necesar, înapoi în energie electrică (volantul întoarce generatorul).
Inițial, volantul este accelerat de un motor de putere redusă până când consumul de sarcină este de vârf, iar când sarcina devine maximă, energia stocată de volantă poate fi livrată cu mult mai multă putere. Această tehnologie nu și-a găsit o aplicație industrială largă, dar este considerată promițătoare pentru utilizare în surse puternice de energie neîntreruptibilă.