Jak ušetřit energii. Jak ukládat energii. Roztavená sůl, stlačený vzduch a super setrvačník Věda o skladování elektřiny

Diagram vlevo ukazuje strukturu spotřeby energie pro 3 člennou rodinu.

Každým rokem rostou náklady na elektřinu a vytápění kvůli vyšším tarifům a nárůstu počtu používaných elektrospotřebičů. Vzhledem k tomu, že zásoby energie jsou velmi omezené, náklady na elektřinu se každoročně zvyšují asi o 15 % a v souladu s tím rostou i naše platby za elektřinu.

Stále více lidí proto začíná přemýšlet, jak doma ušetřit elektřinu.

Úspora elektřiny navíc sníží spotřebu přírodní zdroje a snížit emise škodlivé látky do atmosféry, což znamená uskutečnitelný příspěvek k ochraně našich řek, jezer a lesů.
Úsporou 100 W elektrické energie můžeme ušetřit 48 kg uhlí, nebo 33 litrů ropy nebo 35 m3 zemního plynu.

V průměru tříčlenná rodina žijící v bytě o velikosti 50 m2 platí asi 59 % z celkové částky účtů za energie, z toho: 32 % je vytápění a ohřev vody, 15 % je elektřina, 12 % plyn .

1.Zaizolujte dveřní a okenní otvory speciální izolací.
K hlavním únikům tepla totiž dochází okny a dveřmi.


2. Instalujte nová energeticky úsporná okna, nejlépe s dvojskly.
Pokud máte balkon nebo lodžii, pak je také zasklíte. Tohle je nejvíc účinná metodašetřit teplo v domě.


3. Místnost je nutné řádně vyvětrat.


Větrejte s vypnutým topením!
Úplné větrání po dobu 2 minut každé 3-4 hodiny zadrží mnohem více tepla než stálé částečné větrání. V zimě stačí 2-3 minuty úplného vyvětrání. Na jaře a na podzim - až 15 minut.

4. Nezakrývejte baterie závěsy nebo ozdobnými deskami a panely.

2. Vypněte elektrické spotřebiče, které jsou v pohotovostním režimu(pohotovostní režim) - TV, hudební centrum, DVD přehrávač.


Většina zařízení pracuje aktivně několik hodin denně a zbytek času jsou v pohotovostním režimu, čímž se plýtvá značné množství energie.

3. Uspořádejte správné osvětlení.


A. Dostaň z toho co nejvíc denní světlo(použijte světelné závěsy, světlé barvy na stěny a stropy, častěji myjte okna, nezaneřte parapety.) Tím se místnost prosvětlí.
b. Používejte princip zónového osvětlení - je nutné racionálně využívat obecné a místní osvětlení. Obecné osvětlení je určeno pro obecné osvětlení pokoje (lustr). Místní osvětlení (lampy, svícny) umožňuje osvětlit tmavé kouty místnosti.

Kombinace místního a obecného osvětlení (kombinované osvětlení) umožňuje používat světlo racionálněji - osvětlit pouze oblast místnosti, kterou potřebujeme. V důsledku instalace kombinovaného osvětlení pro místnost 18-20 m2 se ušetří až 200 kW/h.

4. Vyměňte tradiční žárovky za energeticky úsporné.


Spotřebovávají několikanásobně méně elektřiny a vydrží několikanásobně déle.

5. Vypněte osvětlení a další elektrické spotřebiče, které zrovna nepotřebujete.


Při odchodu zhasněte světla.

6. Častěji myjte lampy a stínidla.

Jak ušetřit energii v kuchyni a při přípravě jídla

1. Při vaření v hrnci je potřeba zapnout hořák na plný výkon pouze do doby, než se voda vyvaří. Jakmile se voda vaří, okamžitě přepněte ohřev hořáku na minimální polohu, v tomto případě se spotřeba energie prudce sníží a doba vaření se nezvýší.

2. Ujistěte se, že jste pánev pevně zakryli poklicí. Při vaření v otevřené nádobě se spotřeba energie zvyšuje 2,5krát. I když je víko mírně otevřené, odpovídá to skutečnosti, že víko není vůbec žádné, protože... teplo se ztrácí s unikající párou.

3. Používejte nádobí s průměrem dna, který odpovídá velikosti hořáku. Průměry dna pánví musí být větší nebo stejné jako průměry hořáků elektrických sporáků, na kterých jsou umístěny.

4. Nenechte vodu prudce vřít na hořáku zapnutém na plný výkon, protože vaření na vyhřátém sporáku stačí na mnohem nižší výkon.

5. Pokud hořák elektrického sporáku vypnete o něco dříve před koncem vaření, ušetříte elektřinu díky zbytkovému teplu.

6. Při vaření zeleniny používejte v pánvích minimální množství vody.

7. Vyberte si hrnce, které mají správnou velikost pro množství jídla, které potřebujete. Pokud potřebujete vařit malé množství jídla, je lepší to udělat v malém. rendlík na nejmenším hořáku.

8. Dna hrnců a pánví musí být hladká a čistá, aby docházelo k těsnému kontaktu s hořáky. Nádobí s křivým dnem nebo s usazeninami uhlíku vyžaduje o 60 % více elektřiny.

9. Při nákupu nádobí vybírejte pánve a hrnce se silným dnem a skleněnými poklicemi.

10. Používejte tlakové hrnce. Ušetří spoustu energie a času. Doba vaření se v nich zkrátí třikrát a spotřeba energie se sníží na polovinu. Toho je dosaženo díky těsnosti tlakových hrnců a speciálnímu režimu vaření - teplota uvnitř nádoby dosahuje 120 stupňů kvůli nadměrnému tlaku páry.

11. Nerezové nádobí se silným leštěným dnem zajišťuje dobrý kontakt se sporákem a šetří energii. Hliníkové, smaltované a teflonem potažené nádobí není ekonomické.

12. Stav hořáků elektrického sporáku je velká důležitost. Pokud v hořáku shoří jedna nebo dvě spirálky nebo dojde k nafouknutí hořáku přehřátím, zvýší se spotřeba elektrické energie až o 50 %. Je potřeba to urychleně změnit.

13. Používejte speciální elektrická topná zařízení (pánve, hrnce, grily, kávovary atd.), ve kterých jsou pokrmy chutnější a kvalitnější a spotřebují mnohem méně elektřiny. Používejte rychlovarnou konvici, která sama šetří energii tím, že se automaticky vypne, když se v ní vaří voda. Vařte najednou pouze tolik vody, kolik je potřeba.

14. Včasné odstranění vodního kamene z rychlovarných konvic může výrazně snížit spotřebu energie.

15. Použijte termosky nebo hrnce, abyste udrželi vodu a jídlo teplé po dlouhou dobu.

16. Nepoužívejte k vytápění místnosti zapnuté hořáky elektrických kamen, je to neekonomické, neefektivní a nebezpečné.

17. K ohřevu a vaření jídla použijte mikrovlny, ušetří vám čas a energii.

Co obvykle děláme nehospodárně:
■ výběr nesprávného nádobí - ztráta energie 10% -15%
■ Při přípravě pokrmů nádoby těsně neuzavírejte. - ztráty 2% - 6%
■ Používáme příliš mnoho vody - ztráty 5 % - 9 %
■ Používáme nádobí, které neodpovídá velikosti hořáku - ztráty 5% -10%
■ Nevyužíváme zbytkové teplo - ztráty jsou 10% -15%

A pro posílení materiálu je zde nádherná infografika od United Energy Company. Obrázek je klikací.


Pomocí těchto jednoduché tipy Můžete výrazně snížit náklady na energii a ušetřit peníze.

Zopakujme si základní pravidla:










Chcete-li šetřit energii ve svém bytě, musíte se naučit, jak ji racionálně využívat. Zároveň kromě významných úspor na účtech za energie velmi významně přispíváte k řešení globálních problémů životního prostředí.

V článku jsou použity materiály z Informačního a poradenského centra pro úsporu energie (ICC).

Jak technologie skladování energie změní svět

Text: Andrey VELESYUK

Loni miliardář Elon Musk Ještě jednou nadchlo veřejnost: jeho společnost postavila a připravila k provozu zásobník elektřiny o celkové kapacitě 100 MW za 100 dní. To zintenzivnilo debatu o technologiích skladování energie a změnách, které by jejich vývoj mohl přinést. Rozhodli jsme se zjistit, jak se Rusko připravuje na nadcházející změny a co přesně lze očekávat.

Foto: Flickr.com, Flickr/U.S. Ministerstvo energetiky, Siemens.com, Rosatom,
Newsroom.ucla.edu

Obecná poloha záležitosti
Ministerstvo energetiky loni v srpnu zveřejnilo „Koncepci rozvoje trhu systému skladování elektřiny v Ruská Federace».

Rusko se značným zpožděním začíná formovat národní průmysl pro systémy skladování energie a rozvíjet trh pro použití těchto systémů v různých odvětvích hospodářství. Například ve Spojených státech byl v roce 2010 spuštěn program California Energy Storage Mandate, podle kterého bude mít země do roku 2020 skladovací kapacitu 1 325 MW. Velká Británie a Čína se tímto problémem začaly zabývat v roce 2016: první získala 201 MW úložných systémů, druhá plánuje do roku 2021 vybudovat úložné systémy s kapacitou 46 GW. A minulý rok média obletěla příběh, jehož hlavní postavou byl opět Elon Musk: v Austrálii byl za 100 dní postaven největší lithium-iontový bateriový systém na světě (viz reference).

Autoři ruského „konceptu“ vyjmenovali hlavní události na trhu systémů pro skladování elektřiny, které již v zemi probíhají: „vzniklo mnoho startupů“, konají se specializované konference, ministerstvo školství a vědy přidělilo 1,3 miliardy rublů za tři roky. pro relevantní výzkum a vývoj existují inovační rozvojové programy. Z toho všeho byl vyvozen závěr: v Rusku se stále provádějí rozptýlené a nekoordinované akce, které nezajišťují dosažení průlomového efektu v rozvoji průmyslu a trhu systémů skladování elektřiny.

• „Internet of Energy“ – využití systémů skladování elektřiny jako součásti sektoru distribuce energie;
• „nový obecný systém“ – využití systémů skladování elektřiny jako součásti velké centralizované energetiky;
• „vodíková energie“ – využití systémů skladování elektřiny ve vodíkovém cyklu pro energii s vysokými požadavky na autonomii, mobilitu a šetrnost k životnímu prostředí.

Autoři dokumentu tvrdí, že do roku 2025 bude celosvětový trh se systémy pro skladování elektřiny činit zhruba 80 miliard USD.V optimistickém scénáři dosáhne ruský trh s těmito systémy do té doby asi 8 miliard USD ročně a celkový ekonomický efekt , bez investic a při zohlednění exportu (systémy skladování elektřiny a vodíkového paliva) bude asi 10 miliard USD ročně.

spor o 25 milionů dolarů

Australský stát Jižní Austrálie závislý na obnovitelné energii je domovem 1,7 milionu lidí; pravidelně měli problémy se zásobováním energií. V celém státě nebyl dostatek úložiště, aby bylo možné dodat více energie během špičkové poptávky. Loni v březnu zakladatel a generální ředitel Tesly Elon Musk slíbil, že tento problém vyřeší.

Miliardář tweetoval, že je připraven zajistit nepřerušené dodávky elektřiny do státu Jižní Austrálie do 100 dnů. Slíbil tam nainstalovat bateriový systém o celkové kapacitě 100 MW, který by stál 25 milionů dolarů před náklady na instalaci a zdaněním. Pokud by to společnost nestihla do 100 dnů, zákazníci by Tesle nezaplatili ani cent.

V červenci Elon Musk oznámil, že získal souhlas od australských úřadů k vybudování největšího lithium-iontového bateriového systému na světě. Napojena byla zásobárna elektřiny větrná farma v Jamestown, vlastněný Neoen. Celkový výkon bateriového systému byl 100 MW, kapacita - 129 MWh.

Tesla v listopadu ohlásila dokončení prací na instalaci systému ultravysokokapacitních baterií Powerpack s výstupním výkonem 100 MW. Mashable však zároveň zjistil, že v době, kdy byly oficiálně zahájeny práce, systém již fungoval na polovinu své projektované kapacity – 50 MW. To znamená, že formálně byla podmínka splněna, ale Musk své sázky zajistil tím, že začal stavět stanici před oficiálním schválením.

Firma Neoen, která na těchto bateriích za dva dny vydělala 800 tisíc dolarů (australských), se však nerozhořčila.

Technologie skladování změní energetickou krajinu
Konzultanti VYGON Consulting jsou přesvědčeni, že rozvoj systémů skladování energie bude hrát klíčovou roli ve zvyšování podílu výrobních zařízení založených na obnovitelných zdrojích energie (OZE).

I když ve vyspělých zemích tento segment již poměrně rychle roste: v Německu bylo v roce 2017 vyrobeno 36,1 % elektřiny z obnovitelných zdrojů energie (o 3,8 % více než o rok dříve). V Dánsku je z těchto zdrojů pokryto více než 40 % národní poptávky po elektřině.

Za úvahu také stojí, že podle Mezinárodní energetické agentury (IEA) v příštích 25 letech více než třetina světových provozních kapacit (2,3 tisíce GW) dosáhne svého věkového limitu a bude vyřazena z provozu. A s největší pravděpodobností budou všechny tyto elektrárny v případě výrazného snížení nákladů na technologie skladování energie nahrazeny distribuovanými zařízeními na výrobu obnovitelné energie. Ale zatím vše závisí na vysoké ceně řešení.

Experti VYGON Consulting také věří, že v blízké budoucnosti bude průlomem dosažení síťové parity mezi technologiemi skladování energie a výrobou obnovitelné energie na ostrovech a autonomní systémy, které nemají výrazné bezpečnostní rezervy z hlediska rezerv. Živými příklady takových území jsou izolované oblasti Dálného severu a Dálný východ Rusko. Mohou se stát pilotními regiony pro experimentální a průmyslové aplikace hybridních řešení dodávek energie založených na kapacitách výroby obnovitelné energie v kombinaci se systémy skladování.

Místopředseda představenstva společnosti RUSNANO Yuri Udaltsov také věří, že vznik velkého množství úložných zařízení zásadně změní energetický systém. Nyní si pro regulaci frekvence dispečer vyhrazuje velkou kapacitní rezervu pro pokrytí špiček v určitých hodinách. V důsledku toho jsou stanice v průměru méně vytížené, než by mohly být. S příchodem průmyslových skladovacích systémů lze rozvrhy výroby a spotřeby oddělit a učinit je vhodnými pro každou stranu. To zásadně změní trhy s elektřinou a energetikou zaměřené na agilitu. Pokud to není potřeba, stačí uvést jadernou elektrárnu do základního provozního režimu a neudržovat „náhradní“ kapacity. Yu.Udaltsov však poznamenal, že to bude možné nejdříve za 20 let.

Další trend v měnícím se energetickém prostředí se týká spotřeby elektřiny, zejména rychle rostoucího segmentu „ chytrý dům" Hovoříme o bydlení, ve kterém je ovládání systémů podpory života maximálně automatizované. Podle zprávy marketingové společnosti Zion Market je nyní globální trh s řešeními pro chytré bydlení 246 miliard USD a do roku 2022 bude jeho průměrná roční míra růstu tržeb činit 17,5 %. Analytici IDC zase tvrdí, že v loňském roce se celosvětově prodalo 433,1 milionu zařízení souvisejících se systémem „smart home“ a v příštích pěti letech bude průměrné roční tempo růstu přibližně 18,5 %. To znamená, že do roku 2022 bude na světě již 939,7 milionů podobných zařízení. V programu „Digitální ekonomika Ruské federace“ je vytváření „chytrých měst“ sestávajících z „chytrých domů“ jmenováno jednou z klíčových oblastí.

Vlastnosti dodávky energie " chytrý domov“ je, že díky připojeným video zařízením, bezpečnostním systémům, detektorům kouře, chytrým osvětlovacím zařízením atd. se stává značně energeticky náročným. Pokud bezpečnost domu závisí na dodávce energie, je pro spotřebitele velmi důležitá spolehlivost a nepřetržitý provoz zařízení. Majitelé „chytrých domů“ stále častěji využívají autonomní generátory a nepřerušitelné zdroje napájení (UPS), ke kterým se nejvíce připojují. důležité systémy: osvětlení, varování a požární bezpečnost. Sledujeme tak aktivní rozvoj segmentu distribuce energetiky.

Proč se baterie nepoužívají všude?
První srozumitelná technologie akumulace energie se objevila na konci 19. století – přečerpávací elektrárny. V období nízké spotřeby elektřiny (například v noci) ji přečerpávací elektrárny spotřebovávají na sběr vody do horní nádrže. A v době špiček (například v ranních hodinách v metropoli) se elektřina vyrábí kvůli náhlému uvolnění vody.

V Rusku je jedinou provozní stanicí tohoto typu PSPP Zagorskaja v Moskevské oblasti. Pomáhá pokrýt špičkovou spotřebu elektřiny v regionu hlavního města.

Dnes je celková kapacita různých typů systémů skladování energie ve světě přibližně 150 GW. Drtivý podíl akumulačních systémů (97 %) připadá na přečerpávací elektrárny a do výstavby nových přečerpávacích elektráren se ročně investuje 7–10 miliard USD Lídři v instalovaném výkonu přečerpávacích elektráren: Čína (31 999 MW, 34 přečerpávacích elektráren), Japonsko (28 252 MW, 43 přečerpávacích elektráren ) a USA (22 561 MW, 38 přečerpávacích elektráren). Mezi další možnosti skladování patří systémy stlačeného vzduchu, sulfid sodný a lithiové baterie.

Co se týče dobíjecích baterií, odborníci odhadují náklady na jejich instalaci v rozmezí 200-800 $ za 1 kW instalovaného výkonu. Nejnižší náklady- pro olověné akumulátory. Hlavní nevýhodou dobíjecích baterií je jejich nízká životnost ve srovnání s přečerpávacími elektrárnami. Životnost baterie se může značně lišit v závislosti na frekvenci používání, rychlosti vybíjení a počtu cyklů hlubokého vybití.

Systémy akumulace elektřiny mají kromě finančních a technologických ještě jednu nezřejmou stránku - to je morální aspekt. Faktem je, že kobalt se používá k výrobě baterií a dobíjecích baterií, na kterých běží všechna moderní zařízení. Ročně se na světě vytěží přibližně 120 tisíc tun kobaltu a 60 % jeho produkce se odehrává v Demokratické republice Kongo. Pro srovnání: Kanada se na produkci podílí 6 %, Austrálie – 4 %, Rusko – 3 %. Ceny kobaltu rychle rostou a to stimuluje růst jeho produkce v Kongu.

Podle údajů UNICEF citovaných online publikací Meduza bylo v roce 2014 ze 150 tisíc místních horníků asi 40 tisíc dětí. Navíc poté, co kobalt začal zdražovat, bylo v dolech více dětí, domnívá se Amnesty International. Některé z nich nejsou starší čtyř let. Pracovní den dítěte trvá v průměru 12 hodin a denní výdělek se pohybuje kolem 1-2 USD.

Odborníci se však domnívají, že je možné se vyhnout růstu cen kobaltu a snížit objem jeho spotřeby. Jedním z kovů, který může nahradit kobalt (nebo spíše snížit jeho podíl v bateriích na 10 % ze současných 50 %), je nikl. Ve světě je jí více zásob, je rovnoměrněji rozložena mezi zeměmi a tudíž levnější. V tomto případě bude možné vyřešit morální problém.

Alternativa k lithium-iontovým bateriím
Společnost Sony uvedla na trh první lithium-iontové baterie v roce 1991. Od té doby se jejich kapacita téměř zdvojnásobila: ze 110 Wh/kg se stalo 200 Wh/kg; Stále vládnou světu baterií, ale vědci aktivně pracují na nových technologiích skladování energie. Zde jsou ty nejzajímavější z nich.

Sodík-iontové baterie. V takových bateriích se sodík používá jako ionty pohybující se mezi elektrodami. Za nízkou cenu hlavní nevýhoda Takové baterie mají malou kapacitu. Vědci ze Stanfordské univerzity vyvinuli novou sodíkovou katodu, která umožňuje zvýšení kapacity. Navzdory tomu, že zatím byly dokončeny pouze počáteční testy, vědci plánují do budoucna optimalizovat materiál a strukturu anody tak, aby vznikla plnohodnotná účinná baterie.

Baterie na bázi hliníku. Skupina výzkumníků ze stejné Stanfordské univerzity již několik let pracuje na levném řešení, které by umožnilo akumulaci a skladování solární energie. Baterie se skládá z hliníkové anody a grafitové katody ponořené v elektrolytu. Jako poslední možnost jsme se rozhodli pro močovinu - chemická sloučenina, který se aktivně používá jako hnojivo.

Tato baterie se plně nabije za 45 minut a na rozdíl od lithium-iontových baterií se nespálí. Vědci nyní pracují na komerční verzi baterie, především kvůli prodloužení její životnosti – současná verze vydrží pouze 1500 cyklů.

Organické rychlonabíjecí baterie. Izraelský startup StoreDot loni představil baterii pro elektromobily, vyvinutou na základě vlastních technologií. Používají vrstvy nanomateriálů a organické sloučeniny, které podle společnosti nebyly nikdy předtím použity v bateriích.

Výsledkem je baterie, která se nabije za 5 minut a na jedno nabití ujede 300 mil. CEO StoreDot Doron Myersdorf říká, že takové nabíjení pomůže zvýšit popularitu elektrických vozidel. Za prvé kvůli rychlosti nabíjení. Za druhé, protože FlashBattery je bezpečnější než lithium-iontové baterie – vydrží vyšší teploty a nespálí se.

Pevné baterie. V loňském roce Toyota oznámila průlomový objev v vlastní výroba. Do roku 2020 plánuje automobilový gigant zahájit výrobu plně pevných lithiových baterií, uvnitř kterých je tekutý nebo gelový elektrolyt. Budou hustší, menší a lehčí než ty současné. Dalším plusem je dlouhá životnost.

Super- a ultrakondenzátory. Jedná se o hybridy kondenzátoru (elektronická součástka schopná uchovávat a uvolňovat elektrický náboj) a chemického zdroje proudu (baterie nebo akumulátor). Oproti lithium-iontovým bateriím mají superkondenzátory vyšší rychlost nabíjení a vybíjení a delší životnost.

V rozhovoru pro EnergyLand.info, vedoucí projektu Kongran, Semjon Chervonobrodov, řekl, že jeho skupině se podařilo vytvořit prototypy dvou úložných zařízení. elektrická energie, zásadně odlišný v fyzikální principy akce. První je superkondenzátor s vysokou měrnou kapacitou pro tento typ zařízení pro ukládání energie. Druhým je lithium-iontový hybridní superkondenzátor se zásadně novou katodou. Byl také vytvořen nový, ekologický elektrolyt na bázi polyaminokyselin.

Za hlavní oblast použití superkondenzátorů považuje dopravní průmysl. V současné době se pracuje na snížení výrobních nákladů.

Výstavba skladovacích stanic je nevyhnutelná
V moderním světě je zřejmý trend k postupnému ústupu uhelné výroby bez zařízení pro zachycování a skladování CO2. Podle prognóz budou do roku 2030 vyřazeny 2/3 stávající výrobní kapacity. Místo toho řada zemí přechází na obnovitelné zdroje energie.

Integrace nestabilních obnovitelných zdrojů energie do energetického systému vede ke snížení emisí, ale vyvolává otázku zvýšení flexibility energetického systému.

Poptávka po elektřině přitom rychle roste, a to i díky rozvoji technologií chytré domácnosti. V příštích letech budou k internetu připojeny miliony dalších zařízení. Analytici IDC například tvrdí, že v loňském roce bylo po celém světě prodáno 433,1 milionu zařízení souvisejících se systémem „inteligentního bydlení“, jako jsou detektory kouře, alarmy a video monitorovací systémy; v příštích pěti letech bude průměrné roční tempo růstu tržeb přibližně 18,5 %. To znamená, že do roku 2022 bude na světě již 939,7 milionů zařízení tohoto druhu. To vše nemůže ovlivnit různé aspekty fungování energetického sektoru a především objem jeho spotřeby a způsoby skladování.

V souvislosti se všemi těmito změnami v řadě zemí již plány na rozvoj obnovitelných zdrojů energie zahrnují nutnost výstavby přečerpávacích elektráren například v Indonésii (3 GW do roku 2025) a ve Španělsku (8,8 GW do roku 2020) . A v Kalifornii byla politika skladování energie zavedena státním zákonodárcem v roce 2010 a vyžaduje, aby veřejné služby a další veřejné služby plánovaly pořízení úložiště.

Hlavního růstu objemu zařízení pro uchovávání energie bude podle odhadů expertů v následujících letech dosaženo integrací obnovitelných zdrojů energie pomocí lithium-iontových baterií. Očekává se, že roční příjmy z takových baterií vzrostou do roku 2023 na 18 miliard USD. Přestože přečerpávačka, největší dostupný systém pro ukládání energie, se očekává, že ještě nějakou dobu zůstane lídrem mezi systémy pro ukládání energie v celém systému.

Jak se Rusko zapojí do tohoto celosvětového trendu? Zatím žádná odpověď. Existuje jen málo resortních konceptů pro skutečný rozvoj trhu. Připravujeme přehled situace v zemi ohledně vývoje technologií skladování energie a vyhlídek poptávky. Hledejte ho v některém z nadcházejících čísel časopisu.

Jak svět šetří elektřinu

Irsko-německé hybridy
Irské úřady plánují zajistit, že do roku 2020 bude 40 % energetické bilance země zajišťovat obnovitelné zdroje energie; do roku 2035 chtějí toto číslo zvýšit na 100 %. Většina této elektřiny pochází z velkých větrných elektráren.

Pro stabilizaci systému zadala německá společnost Freqcon GmbH v jižním Dublinu v roce 2016 systém skladování energie integrovaný s ultrakondenzátory Maxwell a lithium-iontovými bateriemi pro Tallaght Smart Grid Testbed. Lithium-iontová baterie UltraBattery je hybridem chemické baterie a ultrakondenzátoru. Dodavatel baterií Ecoult říká, že vynález je bezpečný, udržitelný, spolehlivý a recyklovatelný. Systém má instalovaný výkon 300 kW a kapacitu 150 kWh.

Je určen především k demonstraci provozu systému pro udržování stability distribuční sítě a řešení problémů spojených s nepravidelností výroby elektřiny v elektrárnách napájených z obnovitelných zdrojů energie.

Pokud systém ukáže svou životaschopnost, bude zaveden v celém Dublinu a nakonec v celém Irsku.

Holandské akumulátorové vozy
V dubnu letošního roku Mitsubishi oznámilo společný projekt s Hitachi a Engie, který umožní využití elektromobilů jako úložiště obnovitelné energie pro budovy.

Testovací práce budou probíhat v kancelářské budově Engie v nizozemském městě Zaandam. Tam Hitachi nainstalovalo svou obousměrnou nabíječku V2X, schopnou posílat energii zpět do sítě.

Nabíječka připojené k napájení budovy, která je zase vybavena solárními panely. Protože baterie často generují přebytečnou elektřinu, bude tato ukládána do baterie elektromobilu. V případě výpadku proudu budou tato vozidla fungovat jako nouzové napájení. Společnost jako baterii použije elektrické vozidlo Mitsubishi Outlander (PHEV).

Pokud se experiment ukáže jako úspěšný, slibuje se rozšíření řady elektromobilů, které se mohou podílet na vytváření podobných systémů regulace energie. Britská energetická společnost Moixa tvrdí, že pouhých deset nových Nissanů LEAF dokáže uchovat dostatek energie na napájení hodinové typické spotřeby elektřiny tisíce domácností.

Specialisté Renaultu byli první, kdo takové využití elektromobilů oznámil: slíbili, že na portugalských ostrovech Madeira vytvoří inteligentní elektrický ekosystém, ve kterém by se baterie využívaly jako stacionární úložiště energie.

Ultrakondenzátory ze San Diega
Od roku 2016 je kampus UC San Diego napájen mikroenergetickým systémem se špičkovým výkonem 42 MW.

V kampusu žije 45 tisíc lidí – jako v malém městě. 85 % spotřeby pokrývá vlastní výroba, včetně elektrárny s kombinovaným cyklem (30 MW), stanice palivových článků (2,8 MW) a solární fotovoltaické stanice (2,2 MW).

Úložný systém je organizován ze standardních lithium-iontových úložných jednotek a ultrakondenzátorů. Cílem projektu je zajistit, aby ultrakondenzátory mohly poskytovat nákladově efektivnější systém skladování energie a nejlepší čas odezva než baterie.

Jak jsme již řekli, v ultra- nebo superkondenzátorech se náboje oddělují elektrostaticky, nikoli chemicky. To umožňuje ultrakondenzátorům nabíjet a vybíjet ve zlomcích sekundy, normálně fungovat v širokém teplotním rozsahu (od -40 0C do +65 0C), spolehlivě provést 1 milion nabíjecích/vybíjecích cyklů a odolávat vibracím. Kondenzátorová banka je připojena paralelně k autobaterii. Paralelní obvod výrazně zvyšuje životnost baterie, umožňuje její nižší kapacitu a tedy i menší rozměry.

Před příchodem ultrakondenzátorů nebylo toto schéma proveditelné kvůli velké velikosti kondenzátory. Nyní, pokud dojde k prudkému poklesu výkonu, ultrakondenzátorové moduly podporují systém, a když se solární energie zvýší, nabíjejí se. Tímto způsobem ultrakondenzátory provádějí rychlé funkce, jako je řízení frekvence, zatímco baterie se používají k posunu špiček odběru a poskytují provozní rezervu.

Výsledek. Po otočení hřebíkem stačilo držet lahvičku v jedné ruce a druhou se hřebíku dotknout a člověk utrpěl elektrický šok.
Někteří používali větší nádoby a k rozumu se dostali až po pár dnech. Elektrický šok dal lidem nové pocity. Zpráva o nových zázracích se velmi rychle rozšířila po celé Evropě. Začali používat sklenici, aby nečekaně „zasáhli“ známého.
Uplynul ještě nějaký čas a lidé si uvědomili, že by mohli uložit mnohem větší náboj, pokud by byla nádoba uvnitř i vně obložena materiálem, který dobře vede proud, například kovovou fólií. Více po-

Bylo zjištěno, že pokud jsou hřebík a vnitřní stěna spojeny dobrým vodičem, plechovka se nabije. Dotyk způsobil vybití nádoby. Spojením několika plechovek bylo dosaženo ještě lepších výsledků. Franklin použil baterii dvou plechovek k zabíjení krůt a jiných ptáků.

Více k tématu JAK ŠETŘIT ELEKTŘINU?:

1. 2. Kontrola dodržování podmínek zajišťujících bezpečnost materiálů. Inventář
2. 2. Kontrola pokladny a dodržování podmínek zajišťujících bezpečnost finančních prostředků. Inventář pokladny
3. § 10. Ukončení pracovní smlouvy v případě bezdůvodného rozhodnutí vedoucího organizace (pobočky, zastupitelstva), jeho zástupců a hlavního účetního, které má za následek porušení bezpečnosti majetku, jeho nezákonné použití. nebo jiná škoda na majetku organizace (ustanovení 9 části první článku 81 zákoníku práce RF)

Wikimedia Commons

Možná nejstarší forma moderního úložiště energie vázané na síť. Princip fungování je jednoduchý: jsou zde dvě vodní nádrže, jedna vyšší než druhá. Když je spotřeba elektřiny nízká, lze energii využít k čerpání vody směrem nahoru. Během špiček voda stéká dolů, roztáčí hydrogenerátor a vyrábí elektřinu. Podobné projekty rozvíjí například Německo v opuštěných uhelných dolech nebo kulových kontejnerech na dně oceánu.

Stlačený vzduch

Power South

Obecně se tato metoda podobá předchozí, až na to, že místo vody se do nádrží čerpá vzduch. V případě potřeby se uvolňuje vzduch a roztáčí turbíny. Tato technologie existuje teoreticky již několik desetiletí, ale v praxi je vzhledem k její vysoké ceně jen několik funkčních systémů a několik testovacích. Kanadská společnost Hydrostor vyvíjí velký adiabatický kompresor v Ontariu a na Arubě.

Roztavená sůl

SolarReserve

Solární energii lze využít k ohřevu soli na požadovanou teplotu. Vzniklou páru buď generátor okamžitě přemění na elektřinu, nebo ji na několik hodin uchovává jako roztavenou sůl, aby například večer vytopila domácnosti. Jedním z takových projektů je solární park Mohammed bin Rashid Al Maktoum ve Spojených arabských emirátech. A v laboratoři Alphabet X je možné použít roztavené soli v kombinaci s nemrznoucí směsí pro uchování přebytečné sluneční nebo větrné energie. Georgia Tech nedávno vybudovala efektivnější systém, který nahrazuje sůl tekutým kovem.

Průtokové baterie

Vědci z CERNu: „Vesmír by neměl existovat“

Redoxní průtokové baterie se skládají z obrovských nádrží elektrolytu, které procházejí membránami a vytvářejí elektrický náboj. Obvykle se jako elektrolyt používá vanad, stejně jako roztoky zinku, chlóru nebo slané vody. Jsou spolehlivé, snadno se používají a mají dlouhou životnost. Největší průtoková baterie na světě bude postavena v jeskyních v Německu.

Tradiční baterie

SDG&E

Calmac

V noci je voda uložená v nádržích zamrzlá a přes den led taje a ochlazuje sousední domy, což vám umožní ušetřit na klimatizaci. Tato technologie je atraktivní pro regiony s horkým podnebím a chladnými noci, jako je Kalifornie. V květnu tohoto roku dodala NRG Energy 1800 průmyslových ledových baterií do jižní Kalifornie Edison.

Super setrvačník

Síla majáku

Tato technologie je určena k ukládání kinetické energie. Elektřina spustí motor, který ukládá rotační energii do bubnu. V případě potřeby se setrvačník zpomalí. Vynález není široce využíván, i když jej lze použít k zajištění nepřerušitelného napájení.

Možnost skladování elektřiny v průmyslovém měřítku je výhodná pro všechny účastníky trhu: výrobce, dodavatele, spotřebitele i regulační orgány

Nejnovější analytická zpráva výzkumných organizací GTM Research a ESA U.S. Energy Storage Monitor hlásí rekordní úrovně investic do projektů skladování energie. Objem rizikových investic a projektového financování v tomto sektoru ve třetím čtvrtletí roku 2016 dosáhl 660 mil. USD s roční prognózou 812 mil. USD Vidíme, že ve vyspělých zemích se technologie pro skladování energie dostávají do fáze „předkomerčního“ využití.

Problém s ukládáním

Hlavním rozdílem mezi elektroenergetickým průmyslem a jakýmkoli jiným „fyzickým“ průmyslem je nemožnost skladovat zboží, které vyrábí, v průmyslovém měřítku. V každé časové jednotce musí toto odvětví vyrobit přesně tolik elektřiny, kolik spotřebitel potřebuje.

K zajištění této schopnosti je zapotřebí buď drahá záložní generující kapacita, nebo složité geograficky distribuované energetické systémy. Není možné mít v energetické soustavě pouze jaderné elektrárny (JE), které nedokážou rychle odbourávat a zvyšovat zátěž, nebo pouze obnovitelné zdroje energie (OZE) - slunce a vítr například nemusí svítit nebo foukat do správný čas. Významná část výroby je proto realizována s využitím tradičních fosilních zdrojů (uhlí, plyn), které poskytují jak spolehlivost, tak potřebnou manévrovatelnost.

Provozní režim jakéhokoli energetického systému je určen především stupněm zatížení spotřebitelů. Spotřeba elektřiny zpravidla výrazně klesá v noci a překračuje úroveň ráno a večer. denní spotřeba. A obecně, bez ohledu na denní dobu, se elektrická zátěž neustále mění. Tyto neustálé výkyvy komplikují úkol udržet rovnováhu mezi výrobou a spotřebou a vedou k tomu, že výrobní kapacity pracují po významnou část času v ekonomicky suboptimálním režimu.

Existují tři tradiční typy elektráren: jaderné, tepelné (CHP) a vodní elektrárny (HPP). Z bezpečnostních důvodů jaderné elektrárny neregulují své zatížení. Vodní elektrárny jsou mnohem vhodnější pro práci s nerovnoměrným rozvrhem zatížení, ale nejsou dostupné v každém energetickém systému, a pokud ano, nejsou vždy v požadované množství. Hlavní břemeno krytí nerovnoměrnosti denní spotřeby elektřiny tak dopadá na tepelné elektrárny. To následně vede k jejich nehospodárnému provozu, zvyšuje spotřebu paliva a v důsledku toho i náklady na elektřinu pro spotřebitele.

Všechny výše uvedené problémy, stejně jako řadu dalších, lze vyřešit pomocí průmyslových technologií skladování energie.

Účinky akumulace

1. Vliv na výrobu: použití akumulačních zařízení umožní optimalizovat proces výroby elektřiny vyrovnáním rozvrhu zátěže nejdražších výrobních zařízení a také eliminovat drahou výrobu tepla z role regulátora. To následně nevyhnutelně povede ke snížení spotřeby uhlovodíkových paliv, zvýšení míry využití instalovaného výkonu elektráren, zvýšení spolehlivosti dodávek energie a snížení potřeby výstavby nových kapacit.

2. Efekt pro vládní nařízení: akumulační zařízení umožňují vytvářet energetickou rezervu bez nadměrného provozu výrobních kapacit, optimalizovat provozní režim elektráren a zajistit plynulý přechod nočních minimálních a denních maximálních zátěží.

3. Efekt pro spotřebitele: elektřina zlevňuje, zvyšuje se spolehlivost napájení, je možné zajistit provoz kritických zařízení při výpadcích proudu a vytvořit rezervu pro případ havárií.

4. Vliv na komplex energetické sítě: úložná zařízení snižují špičkové zatížení na elektrické rozvodny a náklady na modernizaci síťové infrastruktury, zvýšení kvality a spolehlivosti dodávek energie spotřebitelům.

Dodatečné efekty

Nyní je jedním z hlavních trendů globální energetiky rozvoj výroby obnovitelné energie. Ze zemí rozvíjejících zelenou energii jsou nejvýraznějším příkladem Dánsko, které generuje 140 % národní poptávky po energii pomocí obnovitelných zdrojů energie, a Německo, kde obnovitelné zdroje energie představují asi 50 % instalované kapacity elektráren (94 ze 182 GW) a tento podíl neustále roste. V určitých obdobích mohou obnovitelné zdroje energie pokrýt až 100 % poptávky po elektřině. Tepelné i jaderné elektrárny musí zároveň plnit záložní funkci, protože výroba obnovitelné energie není konstantní. Skladování elektřiny může být cestou, jak pokračovat v úspěšné integraci obnovitelných zdrojů energie do energetických systémů různých zemí, vyhladí výkyvy ve výrobě obnovitelných zdrojů energie a vyrovná harmonogram zátěže.

Dalším trendem je rozvoj distribuované energie. Spotřebitelé chtějí minimalizovat své náklady a instalovat vlastní zdroje energie (např. solární panely nebo větrné generátory). V zemích, kde je podíl distribuované výroby vysoký, vyvstává problém integrace takových spotřebitelů do tržního systému. Vzhledem k tomu, že spotřebitel sám odebírá ze svého zdroje tolik elektřiny, kolik v danou chvíli potřebuje, může mít přebytek. Problém prodeje tohoto přebytku do sítě lze vyřešit pomocí pohonů. Navíc je lze použít i k vytváření individuálních rezerv.

Technologická soutěž

Dnes je 99 % průmyslové akumulace a skladování elektřiny (cca 132,2 GW) zajišťováno přečerpávacími elektrárnami (PSPP). Všechny ostatní akumulační technologie představují 1 %, zejména skladování stlačeného vzduchu, sulfidové baterie a lithiové baterie. Nejosvědčenějšími akumulačními zařízeními jsou přečerpávací elektrárny a zařízení pracující na technologii stlačeného vzduchu. Další technologie jsou stále ve vývoji.

Zatímco však přečerpávací elektrárny a zařízení využívající technologie stlačeného vzduchu dokážou uchovat dostatečně velké objemy elektřiny po dobu několika hodin, jsou značně omezené, pokud jde o dodávku velkého množství energie na podporu nebo vyrovnání různých krátkodobých výkyvů.

Pokud jde o baterie, současné odhady nákladů na instalaci se pohybují od 200 do 800 USD za kW instalované kapacity. Nejnižší náklady odpovídají olověným akumulátorům, protože jsou na vyšším stupni technologického vývoje. Tento rozsah je na spodní hranici cenového rozpětí pro přečerpávací vodní elektrárny, ale je mnohem nižší než u jiných potenciálních a nových technologií skladování. Hlavní nevýhodou olověných a jiných baterií je však jejich nízká životnost ve srovnání s přečerpávacími elektrárnami, které mají mnohem delší životnost. Životnost baterií se výrazně liší v závislosti na frekvenci používání, rychlosti vybíjení a počtu cyklů hlubokého vybití.

Potřebuje Rusko technologie pro skladování energie?

Skladování elektřiny bylo jmenováno McKinsey Global Institute jako jedna z 12 převratných technologií, které výrazně změní globální ekonomiku. BCC Research odhaduje, že trh se všemi typy dobíjecích baterií poroste v příštích deseti letech složeným ročním tempem růstu 18,7 %, z 637 milionů $ v roce 2014 na 3,96 miliardy $ v roce 2025.

Kapacita elektrických akumulačních zařízení v zemích EU, USA a Číně se podle různých scénářů Mezinárodní energetické agentury do roku 2050 zvýší z dvojnásobku na osminásobek. V Rusku se po roce 2022 předpovídá nový investiční cyklus v energetickém sektoru. Potenciální výklenek pro nová energetická zařízení se odhaduje na 15-30 GW. Investice by mohly do roku 2035 dosáhnout 500–700 miliard dolarů. Z využití úložných zařízení přitom budou moci těžit téměř všichni účastníci trhu.