Energia tároló

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 18-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Energiatárolás  - az energia felhalmozása a jövőbeni felhasználásra. Az energiát tároló eszközt általában akkumulátornak vagy elemnek nevezik. Az energiatároló eszköz (energiatároló eszköz) tipikus példája egy olyan akkumulátor, amely kémiai energiát tárol, amely könnyen elektromos árammá alakítható a mobiltelefon működtetéséhez.

Történelem

Legutóbbi előzmények

A huszadik században az elektromosságot elsősorban fosszilis tüzelőanyagok elégetésével termelték. Az energiaszállítással, a légszennyezéssel és a globális felmelegedéssel kapcsolatos problémák a megújuló energiaforrások, például a nap- és szélenergia használatának növekedéséhez vezettek. A szélenergia függ az éghajlati viszonyoktól és az időjárástól. A napenergia a földrajzi elhelyezkedéstől, a felhőzettől függ. Csak nappal érhető el, míg a kereslet gyakran napnyugta után tetőzik. Az ezekből a forrásokból származó energia felhalmozása iránti érdeklődés egyre nő, mivel az utóbbi időben a világ energiatermelésének egyre nagyobb részét termelik.

A hálózaton kívüli villamos energia felhasználása piaci rést jelentett a 20. században , de a 21. században jelentősen bővült . A hordozható eszközöket világszerte használják. A napelemek egyre inkább elterjednek a vidéki területeken. Az elektromos áramhoz való hozzáférés ma már gazdaságosság, nem hely kérdése. A közlekedés energiaellátásában azonban továbbra is az üzemanyag-égetés érvényesül.

Módszerek

Scheme

Lásd még: Energiatárolási séma

Az alábbi lista az energiatárolás típusait tartalmazza:

Mechanikai akkumuláció

Az energiát nagyobb magasságba pumpált vízben lehet tárolni szivattyúzással vagy szilárd anyagok magasabb helyre történő mozgatásával (gravitációs akkumulátorok). Más mechanikai módszerek közé tartozik a levegő összenyomása és a lendkerekek, amelyek az elektromos energiát mozgási energiává alakítják, és visszaadják, amikor az elektromosság iránti igény eléri a csúcspontját.

Vízenergia

Főcikk : Vízierőmű

A tározós vízerőműveket a csúcsigény időszakában is lehet üzemeltetni, hogy áramot biztosítsanak. A vizet a tározóban tárolják alacsony szükségletű időszakokban, és nagy igény esetén kiengedik. A hatás hasonló a szivattyúzással történő felhalmozódáshoz, de az ezzel járó veszteségek nélkül. Bár a vízerőmű közvetlenül nem tárol más forrásból származó energiát, egyenértékűen viselkedik azzal, hogy csökkenti a termelést a más forrásból nyert villamosenergia-felesleg időszakában. Ebben az üzemmódban a gátak az egyik leghatékonyabb energiatárolási forma, mivel csak a keletkezésének időpontja változik. A hidroelektromos turbinák indítási ideje néhány perc nagyságrendű [1] .

Szivattyús tárolós erőmű

Fő cikk: Szivattyús tárolós erőmű

Világszerte a szivattyús tárolós erőművek (PSPP-k) jelentik a legnagyobb energiatárolási formát nagy léptékben. A szivattyús tárolós erőművek energiahatékonysága a gyakorlatban 70% és 80% között változik [2] [2] [3] [4] .

Az alacsony villamosenergia-igény időszakában a többlet termelőkapacitást arra használják fel, hogy egy alacsonyabb tározóból egy magasabb tartályba pumpálják a vizet. Amikor a kereslet megnövekszik, a víz áramot termelő turbinán keresztül visszafolyik az alsó tározóba (vagy vízi útba/víztestbe). A megfordítható turbógenerátor szerelvények szivattyúként és turbinaként is működnek (általában Francis turbina ). Szinte minden ilyen szerkezet a két tározó közötti magasságkülönbséget használja. A "tiszta" szivattyús és tároló berendezések a vizet a tározók között mozgatják, míg a "szivattyús" megközelítés a szivattyús tároló és a hagyományos vízerőművek kombinációja, amelyek a víz természetes áramlását használják ki.

Sűrített levegős energiatárolási technológia

A pneumatikus akkumulátor többletenergiát használ fel a levegő összenyomására elektromos áram előállításához. A sűrített levegőt egy földalatti tartályban tárolják [5] .

A pneumatikus akkumulátor áthidalhatja a termelés volatilitása és a terhelés közötti szakadékot. A pneumatikus akkumulátor kielégíti a fogyasztók energiaszükségletét azáltal, hogy hatékonyan biztosítja a rendelkezésre álló energiát az igények kielégítésére. A megújuló energiaforrások, például a szél- és a napenergia változó erőforrásokkal rendelkeznek. Ennek eredményeként más típusú energia hozzáadása szükséges az energiaigény kielégítéséhez azokban az időszakokban, amikor a megújuló erőforrások korlátozottak. A sűrített levegős energiatárolók képesek a megújuló energiaforrásokból származó többlet energia tárolására az energiatúltermelés során. Ezt a tárolt energiát akkor lehet felhasználni, ha megnő a villamosenergia-igény, vagy csökken az energiaforrások elérhetősége.

A levegő összenyomása hőt hoz létre: Amikor a levegő össze van sűrítve, felmelegszik. A terjeszkedés a maga részéről hőenergiát igényel. Ha nem adunk hozzá többletenergiát, a tágulás után a levegő sokkal hidegebb lesz. Ha a sűrítés során keletkező hő tárolható és felhasználható a tágulás során, a hatásfok jelentősen javul [6] .

Lendkerekes energiatároló technológia

A lendkerekes energiatároló (FES) úgy működik, hogy a rotort ( lendkereket ) nagyon nagy sebességre gyorsítja, tárolva a forgási energiát . Az energia kinyerésekor a lendkerék sebessége csökken; az energia hozzáadása ennek megfelelően a lendkerék sebességének növekedését eredményezi.

A legtöbb FES rendszer elektromos energiát használ a lendkerék gyorsítására és lassítására, de olyan eszközöket is fontolóra vesznek, amelyek közvetlenül mechanikai energiát használnak [7] .

A FES rendszerek nagy szilárdságú szénszálas kompozitokból készült rotorokkal rendelkeznek, amelyek mágneses csapágyakra vannak felfüggesztve, és 20 000-től 50 000 fordulat/perc sebességgel forognak egy vákuumházban. Az ilyen lendkerekek percek alatt elérhetik a maximális sebességet ("töltést"). A lendkerekes rendszer egy kombinált villanymotorhoz / generátorhoz csatlakozik .

A FES rendszerek élettartama viszonylag hosszú (évtizedekig tart, kevés karbantartás nélkül [8] ; a lendkerekekre meghatározott teljes ciklus élettartama 10 5 és 10 7 használati ciklus között változik), nagy a fajlagos energiája (100-130 W h /kg vagy 360-500 kJ/kg) és teljesítménysűrűség [9] .

Szilárd tömegek gravitációs potenciális energiájának felhalmozódása

A szilárd tömegek magasságának változása energiát tárolhat vagy bocsáthat ki egy elektromos motor/generátor által hajtott emelőrendszeren keresztül.

A módszerek közé tartozik a sínek [10] [11] és a daruk [12] használata a betonrakományok fel-le mozgatására, a nagy magasságban működő, napenergiával működő úszóplatformok alkalmazása csörlők segítségével a szilárd tömegek emelésére és süllyesztésére.

Hőenergia felhalmozódása

A hőenergia tárolása (TES) a hő ideiglenes tárolása vagy eltávolítása.

Felhalmozott hőenergia

A hőtárolás kihasználja az anyagfűtést az energia tárolására.

A szezonális hőenergia-tárolási (SHS) technológiák lehetővé teszik a hő vagy hideg hónapokkal azután, hogy azt természetes forrásból vagy hulladékból nyerték. Felhalmozódás történhet víztartó rétegekben, geológiai szubsztrátumokban, például homokban vagy kristályos kőzetekben található fúrólyuk klaszterekben, kaviccsal és vízzel töltött bélelt gödrökben vagy vízzel teli bányákban. Az SNTE technológiák megtérülési ideje gyakran négy és hat év közötti. Példa erre a kanadai Drake Landing napelemes közösség , ahol az egész éves hő 97%-át a garázsok tetején elhelyezett napkollektorok biztosítják, és a fúrt hőenergia tárolása (SNTS) a támogató technológia [13] . Brastrupban ( Dánia ) a szoláris fűtési rendszer CHS-t is használ 65 °C (149 °F) tárolási hőmérsékleten. A hőszivattyú, amely csak akkor működik, ha túl sok szélenergia van a hálózaton, a hőmérsékletet 80 °C-ra (176 °F) emeli az elosztáshoz. Ha nincs szél által termelt többlet áram, akkor gázkazánt használnak. Brastrup hőjének 20%-a napenergia eredetű. [tizennégy]

A hőenergia rejtett felhalmozódása

A látens termikus hőenergia-tároló rendszerek nagy látens hőkapacitású anyagokkal , úgynevezett fázisváltó anyagokkal (PCM) működnek. Ezen anyagok fő előnye, hogy látens hőkapacitásuk sokkal nagyobb, mint az érzékelhető hő. Egy bizonyos hőmérsékleti tartományban a szilárdból folyadékba történő fázisátmenet nagy mennyiségű hőenergiát vesz fel későbbi felhasználás céljából.

A látens hőenergia-tárolás az a folyamat, amelynek során az anyagfázis-változás (PCM) során hő formájában lévő energia elnyelődik vagy felszabadul. A fázisváltozás egy anyag megolvadása vagy megszilárdulása. A fázisváltás során a PCM magas olvadáspontja miatt nagy mennyiségű energiát képes elnyelni.

Elektrokémiai

Akkumulátor

Az akkumulátor egy vagy több elektrokémiai cellát tartalmaz. Az akkumulátorok mindenféle formában és méretben kaphatók, a nyomógomboktól a megawattos áramhálózatokig.

Az újratölthető akkumulátorok használati összköltsége és környezetterhelése alacsonyabb, mint a nem újratölthető (eldobható) akkumulátoroknak. Az újratölthető akkumulátorok bizonyos típusai ugyanolyan formátumban kaphatók, mint az eldobható akkumulátorok. Az újratölthető akkumulátorok kezdeti költsége magasabb, de nagyon olcsón újratölthetők és sokszor használhatók.

Az akkumulátor általános kémiája:

  • Ólom-savas akkumulátorok : Az ólom-savas akkumulátorok rendelkeznek a legnagyobb részesedéssel az akkumulátorok piacán. Töltött állapotban a fémólom negatív elektródája és az ólom-szulfát pozitív elektródája híg kénsavval (H 2 SO 4 ) tartalmazó elektrolitba merítve . A kisülési folyamat során az elektronok kiszorulnak a cellából, mivel a negatív elektródán ólom-szulfát képződik , és az elektrolit vízzé redukálódik.
    • Az ólom-savas akkumulátor-technológiát széles körben fejlesztették ki. Az üzemeltetés minimális munkaerőt igényel, költsége alacsony. Az akkumulátor rendelkezésre álló energiakapacitása gyorsan lemerül, ami rövid élettartamot és alacsony energiasűrűséget eredményez [15] .
Flow akkumulátor

Az áramlási akkumulátor úgy működik, hogy egy oldatot átvezet egy membránon, ahol ionok cseréje történik a cella feltöltése/kisütése érdekében. Az áramfeszültséget kémiailag a Nernst-egyenlet határozza meg , és a gyakorlatban 1,0 és 2,2 V között mozog. A tárolókapacitás az oldatot tartalmazó tartályok térfogatától függ.

Az áramlási akkumulátor műszakilag közel áll mind az üzemanyagcellához , mind az elektrokémiai akkumulátorcellához . A kereskedelmi alkalmazások a hosszú felezési idejű tárolást szolgálják, például a tartalék tápellátást.

Szuperkondenzátor

Fő cikk: Szuperkondenzátor

A szuperkondenzátorok, más néven elektromos kétrétegű kondenzátorok (EDLC) vagy ultrakondenzátorok, általános kifejezések az elektrokémiai kondenzátorok családjára , amelyek nem rendelkeznek hagyományos szilárd dielektrikummal . A kapacitást két akkumulációs paraméter határozza meg: kétrétegű kapacitás és pszeudo kapacitás [16] [17] .

A szuperkondenzátorok áthidalják a szakadékot a hagyományos kondenzátorok és az akkumulátorok között. Ezek tárolják a legtöbb energiát egységnyi térfogatra vagy tömegre ( energiasűrűségre ) számítva bármely kondenzátorból. Akár 10 000 farad / 1,2 V [18] feszültséget támogatnak , ami akár 10 000-szer többet, mint az elektrolitkondenzátorok , de egységnyi idő alatt kevesebb, mint fele teljesítményt adnak le vagy kapnak ( teljesítménysűrűség ) [19] .

Míg a szuperkondenzátorok fajlagos energiája és fajlagos energiasűrűsége körülbelül 10% az akkumulátorokéhoz képest, teljesítménysűrűségük jellemzően 10-100-szor nagyobb. Ez sokkal rövidebb töltési/kisütési ciklusokat eredményez. Ezenkívül sokkal több töltési és kisütési ciklust fognak kibírni, mint az akkumulátorok.

A szuperkondenzátorok az alkalmazások széles skáláját támogatják, beleértve:

  • Alacsony áramellátás a memória biztonsági mentéséhez a statikus véletlen hozzáférésű memóriában (SRAM)
  • Energia autók, buszok, vonatok, daruk és felvonók számára, beleértve az energiavisszanyerést fékezés közben, a rövid távú energiatárolást és az impulzusos tápellátást

Egyéb vegyszerek

Power-to-Gas (P2G) technológia

A Power-to-Gas technológia olyan technológia, amely az elektromosságot gáz-halmazállapotú tüzelőanyaggá, például hidrogénné vagy metánná alakítja . Három módszer ismert arra, hogy elektromos energiát használva a vizet elektrolízissel hidrogénné és oxigénné alakítsák .

Az első módszernél hidrogént fecskendeznek be a földgázhálózatba. A második módszer az, hogy a hidrogént szén-dioxiddal reagáltatják metán előállítására metánképző reakció (például Sabatier-reakció ) vagy biológiai metánozás alkalmazásával, amely további 8%-os energiaátalakítási veszteséget eredményez. A metán ezután betáplálható a földgázhálózatba. A harmadik módszer egy fagázgenerátorból vagy biogázüzemből származó kimenő gázt használja fel, miután a biogáz -módosítót elektrolizátorból hidrogénnel keverik a biogáz minőségének javítása érdekében.

Hidrogén

Fő cikk: Hidrogéntárolás

A hidrogén energiatárolónak is tekinthető: az elektromosságot ebben az esetben egy hidrogén üzemanyagcella állítja elő.

Körülbelül 50 kWh (180 MJ) napenergia szükséges egy kilogramm hidrogén szintetizálásához, ezért az áram költsége kritikus.

A föld alatti hidrogéntárolást földalatti barlangokban, sókupolákban és kimerült olaj- és gázmezőkben végzik. [20] Az Imperial Chemical Industries évek óta gond nélkül tárol nagy mennyiségű hidrogéngázt földalatti barlangokban. A Hyunder európai projekt 2013 -ban jelezte, hogy 85 barlangra lenne szükség a szél- és napenergia földalatti hidrogén felhasználásával történő tárolására.

Metán

Fő cikk: Szintetikus földgáz

A metán  a legegyszerűbb szénhidrogén, amelynek molekulaképlete CH 4 . A metán könnyebben tárolható és szállítható, mint a hidrogén. Tárolásához és elégetéséhez teljes körű infrastruktúra (vezetékek, gázmérők, erőművek) van.

Szintetikus földgáz ( szintézisgáz vagy SNG) többlépcsős folyamatban állítható elő, hidrogénnel és oxigénnel kezdve . A hidrogén reakcióba lép a szén-dioxiddal a Sabatier-reakcióban , metánt és vizet termelve. A metán tárolható, majd felhasználható elektromos áram előállítására. A keletkező vizet újrahasznosítják, csökkentve a külső vízforrások szükségességét. Az elektrolízis szakaszában az oxigént tárolják a metán elégetése érdekében tiszta oxigén környezetben egy közeli erőműben.

A metán égése során szén-dioxid (CO 2 ) és víz keletkezik. A szén-dioxid újrahasznosítható a Sabatier-folyamat felgyorsítása érdekében, a víz pedig újrahasznosítható további elektrolízishez. A metán előállítása, tárolása és elégetése a reakciótermékeket.

Bioüzemanyagok

Fő cikk: Bioüzemanyagok

A fosszilis tüzelőanyagok helyettesíthetik a különböző típusú bioüzemanyagokat , például a biodízelt , a növényi olajat , az alkoholos üzemanyagot vagy a biomasszát . A kémiai folyamatok során a szén és a hidrogén (szénben, földgázban, növényi és állati biomasszában és szerves hulladékban) egyszerű szénhidrogénekké alakítható, amelyek alkalmasak a hagyományos szénhidrogén üzemanyagok helyettesítésére. Ilyen például a Fischer-Tropsch dízel , a metanol, a dimetil-éter és a szintézisgáz . Ezt a dízelüzemanyag-forrást széles körben használták a második világháború idején Németországban, amely a kőolajkészletekhez való korlátozott hozzáféréssel szembesült. Ugyanezen okok miatt Dél-Afrika dízel üzemanyagának nagy részét szénből állítja elő.

Alumínium

Számos kutató javasolta az alumíniumot energiatároló eszközként . Az alumínium elektrokémiai egyenértéke csaknem négyszerese a lítiumnak. Az alumíniumból energiát nyerhetünk ki, ha vízzel reagáltatjuk hidrogént. A vízzel való reakcióhoz azonban az alumíniumot el kell választani a természetes oxidrétegétől. Ez egy őrlést igénylő folyamat, valamint maró anyagokkal vagy ötvözetekkel végzett kémiai reakciók. A hidrogén előállítására irányuló reakció mellékterméke az alumínium- oxid , amely a Hall–Herult eljárás során visszaforgatható alumíniummá , így a reakció elméletileg megújuló. Ha a Hall-Herult eljárást nap- vagy szélenergia felhasználásával futtatják, az alumínium felhasználható energiatárolásra, és az ilyen eljárás hatékonyabb, mint a közvetlen szoláris elektrolízis [21] .

Bór, szilícium és cink

A bór [22] , a szilícium és a cink [23] szintén alternatív energiatároló eszköznek számít .

Egyéb vegyszerek

A norbornadién szerves vegyület egy négyciklusú reakcióban, ha fénynek van kitéve, kémiai kötési energia formájában tárolja a napenergiát. Svédországban egy működőképes mintát fejlesztettek ki, és molekuláris napenergia-rendszerként helyezték el [24] .

Elektromos módszerek

Kondenzátor

Fő cikk: Elektromos kondenzátor

A kondenzátor egy passzív kétpólusú elektromos alkatrész , amelyet elektrosztatikus energia tárolására használnak. A gyakorlatban a kondenzátorok nagyon változatosak, de mindegyik tartalmaz legalább két elektromos vezetőt (lemezt), amelyeket dielektrikum (szigetelő) választ el egymástól. A kondenzátor elektromos energiát tárolhat, ha le van választva a töltőáramköréről, így ideiglenes akkumulátorként vagy más típusú újratölthető energiatároló rendszerként használható . A kondenzátorokat általában az elektronikus eszközökben használják, hogy fenntartsák a tápfeszültséget az elemek cseréjekor (ez megakadályozza az információvesztést az illékony memóriában). A kondenzátorok sűrűsége átlagosan kisebb, mint 360 joule kilogrammonként, míg a hagyományos alkáli akkumulátorok esetében ez a paraméter 590 kJ / kg.

A kondenzátorok az energiát a lemezek közötti elektrosztatikus mezőben tárolják. A vezetők közötti potenciálkülönbség miatt (például ha kondenzátort csatlakoztatunk az akkumulátorhoz), elektromos tér halad át a dielektrikumon, ami pozitív töltést (+Q) gyűlik össze egy lemezen, és negatív töltést (-Q) ) a másik lemezen. Ha az akkumulátort elegendő ideig csatlakoztatják a kondenzátorhoz, nem tud áramot átfolyni a kondenzátoron. Ha azonban feszültséget kapcsolunk a kondenzátor kapcsaira, előfeszítő áram léphet fel .

A gyakorlatban a lemezek közötti dielektrikum lehetővé teszi kis mennyiségű áram áramlását szivárgás formájában, és van egy elektromos térerősségi határa, amelyet áttörési feszültségnek neveznek. A nagyfeszültségű leállás utáni dielektromos visszanyerés hatása azonban az öngyógyító kondenzátorok új generációjának létrejöttéhez vezethet [25] [26] .

Szupravezető induktív tároló

Szupravezető mágneses energiatároló rendszer – A szupravezető induktív tárolórendszer (SPIN) az energiát az egyenáram által generált mágneses mezőben tárolja egy szupravezető tekercsben , amelyet a szupravezető kritikus hőmérséklet alá hűtöttek . Egy tipikus SPIN rendszer tartalmaz egy szupravezető tekercset, egy légkondicionáló rendszert és egy hűtőszekrényt. A szupravezető tekercs feltöltése után az áram nem csökken, és a mágneses energia korlátlan ideig tárolható.

A tárolt energia a tekercs kisütésével továbbítható a hálózatba. Egy megfelelő inverter/egyenirányító kb. 2-3% energiaveszteséget biztosít mindkét irányban. A SPIN veszít a legkevesebb elektromos áramból az energiatárolás során más energiatárolási módokhoz képest.

A hűtés energiaigénye és a szupravezető huzal költsége miatt a SPIN-t rövid távú tárolásra, például az áramminőség javítására használják, ezt a tárolórendszert a hálózati kiegyenlítésnél is alkalmazzák.

Alkalmazás

Mills

Az energiatárolás klasszikus alkalmazása az ipari forradalom előtt a vízi utak kezelése volt a gabonafeldolgozás vagy a hajtástechnika vízimalmainak energiaellátása érdekében. A víz (és a benne rejlő potenciális energia ) tárolására és kibocsátására szükség esetén tározókból és gátakból álló komplex rendszereket építettek .

Otthoni energiatárolás

Az otthoni energiatárolás várhatóan elterjedtebbé válik, tekintettel a megújuló energiaforrások (különösen a fotovoltaikus) elosztott előállításának növekvő fontosságára és a lakóépületek energiafogyasztásának jelentős hányadára [27] . Az önellátás (önellátás) 40%-os növeléséhez egy fotovoltaikus készülékekkel felszerelt házban energiatárolásra van szükség [27] . egyes gyártók akkumulátorokat gyártanak energia tárolására, jellemzően a felesleges nap-/szélenergia tárolására. Ma az otthoni energiatároláshoz a lítium-ion akkumulátorokat részesítik előnyben az ólom-savas akkumulátorokkal szemben, mivel hasonló költségük, de sokkal nagyobb teljesítményük [28] .

A Tesla Motors két Tesla Powerwall modellt ad ki . Az egyik egy 10 kWh/hét, a másik pedig egy 7 kWh-s változat napi ciklusú alkalmazásokhoz [29] . 2016-ban egy korlátozott verzió, a Telsa Powerpack 2 398 USD/kWh-ba került az áramtárolásért, 12,5 cent/kWh-ba (átlagos amerikai hálózati ár), ami pozitívan befolyásolta a megtérülést, ha a villamosenergia-árak nem haladták meg a 30 cent/kWh-t [30] .

Az Enphase Energy bejelentette egy integrált rendszerét, amely lehetővé teszi az otthoni felhasználók számára az elektromos energia tárolását, felügyeletét és kezelését. A rendszer 1,2 kWh energiát és 275 W / 500 W teljesítményt takarít meg [31] .

A szél- vagy napenergia tárolása hőenergia-tárolóval, bár kevésbé rugalmas, lényegesen olcsóbb, mint az akkumulátorok. Egy egyszerű 52 gallonos elektromos vízmelegítő körülbelül 12 kWh energiát képes tárolni melegvíz hozzáadására vagy helyiségfűtésre [32] .

Villamos hálózat és erőművek

Megújuló energia tárolása

A legnagyobb megújuló energiaellátást ma már a vízerőművek biztosítják. A vízerőmű közelében található nagy tározó elegendő vizet tud tárolni ahhoz, hogy a folyó átlagos évi vízhozamát a száraz és nedves évszakok között átlagosan lehessen tárolni. Bár a vízerőmű közvetlenül nem tárol időszakos forrásokból származó energiát, a vízhez való ragaszkodással egyensúlyba hozza az áramhálózatot, amikor az energiát nap- vagy szélsugárzás állítja elő.

Az energiafelhalmozás legfontosabb iránya a szivattyús tárolós erőművek. Az olyan régiók, mint Norvégia , Wales , Japán és az Egyesült Államok a földrajzi adottságokat kihasználva elektromos szivattyúkat használnak a tartályok feltöltésére. Ha szükséges, a víz áthalad generátorokon, és a lehulló víz gravitációs potenciálját elektromos árammá alakítja [5] .

A villamosenergia-termelésben használt energiatárolási típusok közül kiemelendők a szivattyús tárolós, akkumulátoros, hőenergia-tárolós vízerőművek (beleértve az olvadt sókat is), amelyek igen nagy mennyiségű hőenergiát képesek hatékonyan tárolni és leadni [33] ] , valamint sűrített levegős energiatárolók, lendkerekek, kriogén rendszerek és szupravezető mágnestekercsek.

A többletteljesítmény metánná is alakítható ( Sabatier-reakció ) a földgázhálózat betáplálásával [34] [35] .

2011 -ben a Bonneville Energy Administration ( US Northwest ) kísérleti programot dolgozott ki az éjszaka vagy erős széllel kísért viharos időszakokban termelt szél- és vízenergia feleslegének elnyelésére. A központi vezérléssel a készülékek a kerámiatéglák speciális fűtőtestekben több száz fokosra hevítésével és a melegvíz-tartályok hőmérsékletének emelésével szívják fel a felesleges energiát. Feltöltés után a készülékek szükség szerint biztosítják az otthoni fűtést és meleg vizet. A kísérleti rendszert egy 2010-es nagy vihar után hozták létre , amely a megújuló energia túltermeléséhez sodorta a helyzetet, olyan mértékben, hogy minden hagyományos energiaforrást bezártak, vagy atomerőművek esetében a 2010-es szintre csökkentették. minimális lehetséges működési szint, nagy területet hagyva szinte teljes egészében megújuló energiaforrásokra.

Egy másik fejlett módszer, amelyet a korábbi Solar Two projektben az Egyesült Államokban és a spanyolországi Solar Tres Power Towerben használtak, olvadt sót használ a napból származó hőenergia tárolására, majd átalakítja és elektromos energiaként továbbítja. A rendszer az olvadt sót egy tornyon vagy más speciális csővezetéken keresztül pumpálja, amelyet a nap melegít. Szigetelt tartályok tárolják az oldatot. A villamos energiát a víz gőzzé alakításával állítják elő, amelyet turbinákba táplálnak.

Jegyzetek

  1. ↑ Robert A. Huggins. energiatárolás . — Springer Science & Business Media, 2010-09-01. — 424 p. — ISBN 9781441910233 . Archiválva : 2021. augusztus 14. a Wayback Machine -nél
  2. ↑ 1 2 Egy kis erőt csomagolni  // The Economist. — 2012-03-03. — ISSN 0013-0613 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 5.
  3. ↑ Wayback Machine . web.archive.org (2014. augusztus 1.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  4. ↑ Wayback Machine . web.archive.org (2012. szeptember 5.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  5. ↑ 1 2 Wald, Matthew L. . Pushed Along by Wind, Power Storage Grows  , The New York Times  (2010. július 27.). Az eredetiből archiválva : 2019. december 5. Letöltve: 2019. március 16.
  6. ↑ Gies, Erica . Tárolási megoldás van a levegőben  , The New York Times (  2012. október 1.). Az eredetiből archiválva : 2019. december 5. Letöltve: 2019. március 16.
  7. ↑ Wayback Machine . web.archive.org (2011. május 16.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  8. ↑ Lendkerekek : Pörög a vezérlés  . sciencewriter.org (2010. augusztus 22.). Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. november 11.
  9. ↑ A lendkerék energiatároló következő generációja | Terméktervezés és -fejlesztés . web.archive.org (2010. július 10.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  10. ↑ Nathanael Massey, ClimateWire. Az energiatárolás eléri a síneket  Nyugaton . Tudományos amerikai. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2017. december 4..
  11. ↑ Az energiatároló vonat megkapta Nevada  jóváhagyását . Szerencse. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 20.
  12. ↑ Akshat Rathi, Akshat Rathi. A betontömbök egymásra rakása meglepően hatékony módja az energiatárolásnak  . Kvarc. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2020. december 3.
  13. ↑ Wayback Machine . web.archive.org (2016. március 4.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  14. ↑ A dániai Braedstrup Solar Park valósággá vált! . web.archive.org (2013. január 26.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  15. ↑ Liangzhong YAO, Bo YANG, Hongfen CUI, Jun ZHUANG, Jilei YE. Az energiatárolási technológia kihívásai és fejlődése, valamint alkalmazása az energiarendszerekben  (angol)  // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. — 2016-10-01. — Vol. 4 , iss. 4 . - P. 519-528 . — ISSN 2196-5420 . - doi : 10.1007/s40565-016-0248-x .
  16. ↑ ScienceDirect . www.sciencedirect.com. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. január 14.
  17. ↑ Sosenkin V.e., Mikhalin A.a., Volfkovich Yu.m., Bograchev D.a. SZÉN ELEKTRÓDÁK MAGAS ÁLKAAPACITÁSSAL SZUPERKONDENZÁTOROKHOZ  // Elektrokémia. - 2012. - T. 48 , sz. 4 . — ISSN 0424-8570 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 29.
  18. ↑ Kondenzátorcellák - ELTON . web.archive.org (2013. június 23.). Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  19. ↑ B.E. Conway. Elektrokémiai szuperkondenzátorok: tudományos alapok és technológiai alkalmazások . – Springer USA, 1999.04.30. — 734 p. — ISBN 9780306457364 .
  20. ↑ (PDF) Fenntartható közlekedés az elektromos járművek koncepciói alapján : Rövid áttekintés  . kutatókapu. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2013. október 21..
  21. ↑ Jelenlegi hatásfok, fajlagos energiafogyasztás, nettó szén-dioxid-fogyasztás – az alumínium olvasztási folyamata . www.aluminium-production.com. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2018. július 9..
  22. ↑ Bór: Jobb energiahordozó, mint a hidrogén? (2009. február 28.) . www.eagle.ca. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2007. július 5..
  23. ↑ Az Ergoszféra: Cink: csodametál? . Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2007. augusztus 14.
  24. ↑ Napenergia folyékony tárolása : Minden eddiginél hatékonyabb  . ScienceDaily. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2017. március 20.
  25. ↑ A. Belkin, A. Bezryadin, L. Hendren, A. Hubler. A timföld nanokondenzátorok helyreállítása nagyfeszültségű leállás után  // Tudományos jelentések. - 2017. 04 20. - V. 7 , sz. 1 . - S. 932 . — ISSN 2045-2322 . - doi : 10.1038/s41598-017-01007-9 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 1.
  26. ↑ Y. Chen, H. Li, F. Lin, F. Lv, M. Zhang. Tanulmány a fémezett filmkondenzátorok öngyógyításáról és élettartam-karakterisztikájáról nagy elektromos térben  // IEEE Transactions on Plasma Science. — 2012-8. - T. 40 , sz. 8 . - S. 2014-2019 . — ISSN 0093-3813 . - doi : 10.1109/TPS.2012.2200699 . Az eredetiből archiválva : 2019. december 5.
  27. ↑ 1 2 Ólom-savas akkumulátorok fotovoltaikus elemekkel a háztartások elektromos önellátásának növelése érdekében . www.sciencedirect.com. Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  28. ↑ A lítium-ion akkumulátorokat használó belga háztartások fotovoltaikus önellátása és annak hatása a hálózatra . www.sciencedirect.com. Hozzáférés időpontja: 2019. március 16.
  29. ↑ Matthew DeBord. Elon Musk nagy bejelentése: „Tesla Energy”-nek hívják . üzleti bennfentes. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. december 5..
  30. ↑ Fred Lambert. A Tesla további 10%-kal csökkenti a Powerpack rendszer árát az új generációval  (angolul) . Electrek (2016. november 14.). Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2016. november 14.
  31. ↑ Enphase plug-and-play napenergia-tároló rendszer a kísérleti  program elindításához . newatlas.com. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. december 5..
  32. ↑ A vízmelegítőből nagy teljesítményű otthoni  akkumulátor válhat . Népszerű Tudomány. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. december 5..
  33. ↑ Wald, Matthew L. . Jég vagy olvadt só, nem akkumulátorok az energia tárolására  (angolul) , The New York Times  (2014. április 21.). Archiválva : 2020. november 12. Letöltve: 2019. március 16.
  34. ↑ Jürgen Schmid. Megújuló energiák és energiahatékonyság: Bioenergia és megújuló energia metán az integrált 100%-ban megújuló energiarendszerben (szakdolgozat)  // Universität Kassel / Kassel University Press. Az eredetiből archiválva: 2011. december 2.
  35. ↑ Forgatókönyv négaWatt 2011-2050  (francia) . Egyesület negaWatt. Letöltve: 2019. március 16. Az eredetiből archiválva : 2019. december 5..

Irodalom

  • Varshavskiy IL Energiatároló anyagok és felhasználásuk. - Kijev , Naukova Dumka , 1980. - 240 p.
  • Energiafelhalmozó és -tároló rendszerek (ESS) – Neftegaz.RU [ Elektronikus forrás ]
  Ugrás a Wikidata elemre  Bibliográfiai katalógusokban