Накопители электроэнергии


Описание

1. Механические накопители. Супермаховик
Один из типов маховика, предназначенный для накопления механической энергии. Современный супермаховик представляет собой барабан, изготовленный из композитных материалов, например, намотанный из тонких витков стальной, пластичной ленты, стекловолкна или углеродных композитов. За счёт этого обеспечивается высокая прочность на разрыв. Для уменьшения потерь на трение супермаховик помещается в вакуумированный кожух. Зачастую используется магнитный подвес. Законченный вид супермаховик принимает тогда, когда он способен запасать и отдавать энергию. Для этого создаётся мотор-генератор, где статором является барабан, а ротором — ось, вокруг которой он вращается. Таким образом, при подключении в сеть он будет запасать энергию, а при подключении нагрузки — отдавать. КПД этого преобразования достигает 98 %.

2. Индуктивные накопители. Сверхпроводящий индуктивный накопитель (СПИН)
СПИН – устройство, запасающее энергию в магнитном поле индукционной катушки, в которой ток циркулирует без потерь. В конструкции СПИН можно условно выделить три основных конструктивных узла: собственно магнитная система, криогенная система и система связи с внешней сетью, т.н. преобразователь-инвертор. Метод накопления электроэнергии с помощью СПИН отличается экологической чистотой. Не используются вредные материалы, никаких химических реакций не происходит. Отходы производства отсутствуют. Важнейшим преимуществом индуктивного накопителя является его быстродействие, достигающее единиц миллисекунд, что позволяет реагировать на самые внезапные аварии в энергосистеме.

3. Емкостные накопители. Аккумуляторные батареи большой мощности (АББМ)

4. Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС)
ГАЭС называют разновидность гидроэлектростанций, специально предназначенную для выравнивания суточной неоднородности электрической нагрузки. ГАЭС использует в работе комплекс электрических генераторов и электрических насосов либо специальные обратимые гидроэлектроагрегаты, способные работать и как генераторы, и как насосы. Во время минимума энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешевую электроэнергию и расходует ее на перекачку воды в верхний бьеф, т. е. действует как насос. А во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бьефа в нижний, вырабатывая при этом дорогую «пиковую» электроэнергию, которую отдает в энергосеть, т. е. действует как электрогенератор. Поскольку в обоих режимах КПД такой станции меньше 100%, понятно, что в итоге ГАЭС потребляет больше электроэнергии, чем вырабатывает, т. е. формально оказывается убыточной. Но так как коммерческая стоимость электроэнергии в период наивысшего («пикового») потребления в энергосистеме гораздо выше, чем в период ее минимального потребления, использование ГАЭС оказывается экономически эффективным, повышая как равномерность нагрузки на другие мощности энергосистемы, так и надежность энергоснабжения в целом.

5. Подземно воздушные аккумуляторы
Избытки энергии, вырабатываемые электростанцией, идут на сжатие и закачку воздуха в подземные пещеры, глубиной порядка 1,5 км. Когда электричество снова понадобится, воздух заставят крутить турбины. Этот способ хранения электроэнергии может считаться одним из самых дешевых. Однако величина запасаемой таким образом энергии невелика — до 25 кВт-ч при максимальной мощности до 200 кВт.

6. Вторичные источники энергии
Избыточная дешевая электроэнергия в ночное время может быть использована для электролитической диссоциации воды на кислород и водород. В дальнейшем полученный водород, соединяясь с подаваемым в систему углекислым газом, образует метан, который можно хранить и использовать для получения энергии в любое время. По оценкам ученых, эффективность подобного преобразования выше 60%. Способ позволяет интенсифицировать и удешевить процесс получения водорода, при этом обеспечить экологическую безопасность.

Разработчики

Beacon Power, Magnum Еnergy HC

Актуальные сложности

Строительство ГАЭС требует больших капитальных затрат, перепада высот не менее 100м, что в равнинной части найти проблематично. Кроме того, инерционность ГАЭС не позволяет сглаживать кратковременные пики нагрузки, что зачастую приводит к перегрузкам энергосистемы и выходу из строя энергопреобразовательного и потребляющего оборудования.

Примечания

Помимо рассмотренных существуют и другие накопители энергии, например, пружинные, тепловые.

Комментарии


Добавить свой комментарий
На сайте Конкурс приветствуются все комментарии. Если вы не хотите быть анонимным, зарегистрируйтесь или представьтесь. Это бесплатно.