Cum să economisești energie. Cum să stochezi energia. Sarea topită, aerul comprimat și super-volantul Știința stocării energiei electrice

Diagrama din stânga prezintă structura consumului de energie pentru o familie de 3 persoane.

În fiecare an, costurile cu energia electrică și încălzirea cresc din cauza creșterii tarifelor și a creșterii numărului de aparate electrice utilizate. Întrucât rezervele de energie sunt foarte limitate, costul energiei electrice crește anual cu aproximativ 15% și, în consecință, și plățile noastre pentru electricitate cresc.

Prin urmare, tot mai mulți oameni încep să se gândească la cum să economisească energie electrică acasă.

În plus, economisirea energiei electrice va reduce consumul resurse naturaleși reduce emisiile Substanțe dăunătoareîn atmosferă, ceea ce înseamnă a aduce o contribuție fezabilă la conservarea râurilor, lacurilor și pădurilor noastre.
Economisind 100 W de energie electrică, putem economisi 48 kg de cărbune, sau 33 de litri de petrol sau 35 m3 de gaz natural.

În medie, o familie de trei persoane care locuiește într-un apartament de 50 m2 plătește aproximativ 59% din suma totală a facturilor de utilități pentru resursele energetice, din care: 32% este încălzire și alimentare cu apă caldă, 15% este electricitate, 12% este gaz. .

1. Izolați ușile și deschiderile ferestrelor cu izolație specială.
La urma urmei, principalele scurgeri de căldură apar prin ferestre și uși.


2. Instalați ferestre noi eficiente energetic, de preferință geamuri termopan.
Dacă aveți un balcon sau o logie, glazurați-le și pe ele. Acesta este cel mai mult metoda eficienta economisiți căldura în casă.


3. Este necesar să aerisești corespunzător încăperea.


Aerisiți cu încălzirea oprită!
Ventilația completă timp de 2 minute la fiecare 3-4 ore reține mult mai multă căldură decât ventilația parțială constantă. Iarna sunt suficiente 2-3 minute de ventilație completă. Primăvara și toamna - până la 15 minute.

4. Nu acoperiți bateriile cu perdele sau plăci și panouri decorative.

2. Opriți aparatele electrice care sunt în modul de așteptare(mod standby) - TV, Centrul muzical, DVD player.


Majoritatea dispozitivelor funcționează activ câteva ore pe zi, iar în restul timpului sunt în modul standby, ceea ce irosește o cantitate semnificativă de energie.

3. Organizați iluminarea adecvată.


A. Profita din plin de ea lumina zilei(folosiți perdele luminoase, culori deschise pentru pereți și tavane, spălați mai des ferestrele, nu aglomerați pervazurile.) Acest lucru va face camera mai luminoasă.
b. Utilizați principiul iluminării zonale - este necesar să folosiți rațional iluminatul general și local. Iluminatul general este destinat iluminatul general camere (candelabru). Iluminatul local (lămpi, aplice) vă permite să iluminați colțurile întunecate ale camerei.

Combinația de iluminare locală și generală (iluminare combinată) vă permite să utilizați lumina mai rațional - pentru a ilumina doar zona camerei de care avem nevoie. Ca urmare a instalării iluminatului combinat pentru o încăpere de 18-20 m2, se economisesc până la 200 kW/h.

4. Înlocuiți lămpile tradiționale cu incandescență cu unele economice.


Ele consumă de câteva ori mai puțină energie electrică și durează de câteva ori mai mult.

5. Opriți iluminatul și alte aparate electrice de care nu aveți nevoie în acest moment.


La plecare, stinge luminile.

6. Spălați lămpile și abajururile mai des.

Cum să economisiți energie în bucătărie și atunci când pregătiți mâncarea

1. Când gătiți într-o cratiță, trebuie să porniți arzătorul la putere maximă doar până când apa fierbe. De îndată ce apa fierbe, comutați imediat încălzirea arzătorului în poziția minimă, în acest caz consumul de energie va scădea brusc și timpul de gătire nu va crește.

2. Asigurați-vă că acoperiți strâns tigaia cu un capac. Când gătiți într-un recipient deschis, consumul de energie crește de 2,5 ori. Chiar dacă capacul este ușor deschis, acest lucru este echivalent cu faptul că nu există deloc capac, deoarece... căldura se pierde cu aburul care iese.

3. Folosiți vase de gătit cu un diametru inferior care se potrivește cu dimensiunea arzătorului. Diametrele fundurilor tigăilor trebuie să fie mai mari sau egale cu diametrele arzătorilor sobelor electrice pe care sunt amplasate.

4. Nu lăsați apa să fiarbă violent pe un arzător aprins la putere maximă, deoarece fierberea pe o sobă încălzită necesită mult mai puțină putere.

5. Dacă opriți arzătorul electric al aragazului puțin mai devreme înainte de sfârșitul gătitului, veți economisi energie electrică din cauza căldurii reziduale.

6. Când gătiți legume, utilizați cantitate minimă apă în tigăi.

7. Alege oale de o dimensiune care se potrivește cu volumul de mâncare necesar. Dacă trebuie să gătiți o cantitate mică de mâncare, este mai bine să o faceți într-una mică. cratita pe cel mai mic arzator.

8. Fundul oalelor și tigăilor trebuie să fie neted și curat, astfel încât să existe un contact strâns cu arzătoarele. Vasele cu fundul strâmb sau cu depuneri de carbon necesită cu 60% mai multă energie electrică.

9. Atunci când cumpărați vase de gătit, alegeți tigăi și cratițe cu fund gros și capace de sticlă.

10. Folosiți oale sub presiune. Economisesc multă energie și timp. Timpul de gătire în ele este redus de trei ori, iar consumul de energie se reduce la jumătate. Acest lucru se realizează datorită etanșeității oala sub presiune și a unui mod special de gătit - temperatura din interiorul vaselor de gătit atinge 120 de grade din cauza presiunii excesive a aburului.

11. Vasele de gătit din oțel inoxidabil cu fundul gros lustruit asigură un contact bun cu aragazul și economisește energie. Vasele de gătit din aluminiu, emailate și acoperite cu teflon nu sunt economice.

12. Starea arzatoarelor electrice ale aragazului este mare importanță. Dacă una sau două spirale ard într-un arzător sau arzătorul se umflă din cauza supraîncălzirii, consumul de energie electrică crește cu până la 50%. Trebuie schimbat urgent.

13. Folosiți dispozitive speciale de încălzire electrică (tigăi, oale, grătare, cafetiere etc.), în care preparatele să fie mai gustoase și de calitate superioară și se cheltuiește mult mai puțină energie electrică. Utilizați un fierbător electric, care economisește energie prin oprirea automată când apa fierbe în el. Fierbeți doar atâta apă cât este necesar la un moment dat.

14. Îndepărtarea în timp util a calcarului din interiorul ceainicurilor electrice poate reduce semnificativ consumul de energie.

15. Folosiți termosuri sau olari pentru a menține apa și alimentele calde pentru perioade lungi de timp.

16. Nu folosiți arzătoarele electrice aprinse pentru a încălzi camera, acest lucru este neeconomic, ineficient și periculos.

17. Pentru a încălzi și găti alimente, folosiți cuptorul cu microunde, vă vor economisi timp și energie.

Ce facem de obicei neeconomic:
■ alegerea mâncărurilor greșite - pierdere de energie 10% -15%
■ Nu închideţi ermetic recipientele când pregătiţi mâncarea. - pierderi 2% - 6%
■ Folosim prea multa apa - pierderi 5% - 9%
■ Folosim vase care nu se potrivesc cu dimensiunea arzatorului - pierderi 5% -10%
■ Nu folosim căldură reziduală - pierderile sunt de 10% -15%

Și pentru a consolida materialul, iată un infografic minunat de la United Energy Company. Poza se poate face clic.


Folosind acestea sfaturi simple Puteți reduce semnificativ costurile cu energia și puteți economisi bani.

Să repetăm ​​regulile de bază:










Pentru a economisi energie în apartamentul tău, trebuie să înveți cum să o folosești rațional. În același timp, pe lângă economiile semnificative la facturile la energie, aduci o contribuție foarte importantă la rezolvarea problemelor globale de mediu.

Articolul folosește materiale de la Centrul de Informare și Consultanță pentru Economie de Energie (ICC).

Cum vor schimba tehnologiile de stocare a energiei lumea

Text: Andrey VELESYUK

Anul trecut, miliardarul Elon Musk Încă o dată a entuziasmat publicul: compania sa a construit și pregătit pentru funcționare o instalație de stocare a energiei electrice cu o capacitate totală de 100 MW în 100 de zile. Acest lucru a intensificat dezbaterea despre tehnologiile de stocare a energiei și schimbările pe care le-ar putea aduce dezvoltarea. Am decis să ne dăm seama cum se pregătește Rusia pentru schimbările viitoare și la ce anume ar trebui să ne așteptăm.

Foto: Flickr.com, Flickr/U.S. Departamentul de Energie, Siemens.com, Rosatom,
Newsroom.ucla.edu

Poziția generală treburile
În august anul trecut, Ministerul Energiei a publicat „Conceptul pentru Dezvoltarea Pieței Sistemului de Stocare a Energiei Electrice în Federația Rusă».

Rusia, cu un întârziere semnificativ, începe să formeze o industrie națională pentru sistemele de stocare a energiei și să dezvolte o piață pentru utilizarea acestor sisteme în diferite sectoare ale economiei. De exemplu, în Statele Unite, programul California Energy Storage Mandate a fost lansat în 2010, conform căruia țara va avea o capacitate de stocare de 1.325 MW până în 2020. Marea Britanie și China au devenit preocupate de această problemă în 2016: prima a achiziționat 201 MW de sisteme de stocare, cea din urmă intenționează să construiască sisteme de stocare cu o capacitate de 46 GW până în 2021. Și anul trecut, mass-media a vehiculat o poveste, al cărei personaj principal a fost, din nou, Elon Musk: în Australia, cel mai mare sistem de baterii litiu-ion din lume a fost construit în 100 de zile (Vezi referința).

Autorii „Conceptului” rusesc au enumerat principalele evenimente de pe piața sistemelor de stocare a energiei electrice care au loc deja în țară: „au fost create multe startup-uri”, au loc conferințe de specialitate, Ministerul Educației și Științei a alocat 1,3 miliarde de ruble în trei ani. pentru cercetare și dezvoltare relevantă, există programe de dezvoltare inovatoare. Din toate acestea, s-a tras o concluzie: în Rusia, încă se desfășoară acțiuni dispersate și necoordonate, care nu asigură realizarea unui efect de revoluție în dezvoltarea industriei și pieței sistemelor de stocare a energiei electrice.

• „Internetul Energiei” - utilizarea sistemelor de stocare a energiei electrice ca parte a sectorului de distribuție a energiei;
• „nouă schemă generală” - utilizarea sistemelor de stocare a energiei electrice ca parte a energiei centralizate mari;
• „energie cu hidrogen” - utilizarea sistemelor de stocare a energiei electrice în ciclul hidrogenului pentru energie cu cerințe ridicate pentru autonomie, mobilitate și respectarea mediului.

Autorii documentului susțin că până în 2025, piața globală a sistemelor de stocare a energiei electrice va fi de aproximativ 80 de miliarde de dolari. Într-un scenariu optimist, piața rusă pentru aceste sisteme va ajunge la aproximativ 8 miliarde de dolari pe an până la acel moment, iar efectul economic total. , excluzând investițiile și luând în considerare exporturile (sisteme de stocare a energiei electrice și a combustibilului cu hidrogen) va fi de aproximativ 10 miliarde USD pe an.

Litigiu de 25 de milioane de dolari

Statul australian, dependent de energie regenerabilă, Australia de Sud, găzduiește 1,7 milioane de oameni; au avut în mod regulat probleme cu alimentarea cu energie. Nu a existat suficientă capacitate de stocare în stat pentru a furniza mai multă energie electrică în timpul cererii de vârf. În martie trecut, fondatorul și CEO-ul Tesla, Elon Musk, a promis că va rezolva această problemă.

Miliardarul a scris pe Twitter că este gata să asigure furnizarea neîntreruptă de energie electrică a statului Australia de Sud în termen de 100 de zile. El a promis că va instala acolo un sistem de baterii cu o capacitate totală de 100 MW, care ar costa 25 de milioane de dolari înainte de costurile de instalare și taxe. Dacă compania nu ar fi reușit să facă acest lucru în 100 de zile, clienții nu i-ar fi plătit Tesla nici un ban.

În iulie, Elon Musk a anunțat că a primit aprobarea autorităților australiene pentru a construi acolo cel mai mare sistem de baterii litiu-ion din lume. La stația de stocare a energiei electrice a fost conectată fermă eolianăîn Jamestown, deținută de Neoen. Puterea totală a sistemului de baterii a fost de 100 MW, capacitate - 129 MWh.

În noiembrie, Tesla a raportat finalizarea instalării unui sistem de baterii Powerpack de capacitate ultra mare cu o putere de ieșire de 100 MW. Cu toate acestea, în același timp, Mashable a descoperit că până la începutul oficial al lucrărilor, sistemul funcționa deja la jumătate din capacitatea sa proiectată - 50 MW. Adică, formal condiția a fost îndeplinită, dar Musk și-a acoperit pariurile, începând să construiască stația înainte de aprobarea oficială.

Cu toate acestea, compania Neoen, care a câștigat 800 de mii de dolari (australieni) din aceste baterii în două zile, nu s-a indignat.

Tehnologiile de stocare vor schimba peisajul energetic
Consultanții VYGON Consulting sunt încrezători că dezvoltarea sistemelor de stocare a energiei va juca un rol cheie în creșterea ponderii instalațiilor de generare bazate pe surse regenerabile de energie (SRE).

Deși în țările dezvoltate acest segment este deja în creștere destul de rapid: în 2017, în Germania, 36,1% din energie electrică a fost generată din surse regenerabile de energie (cu 3,8% mai mult decât cu un an înainte). În Danemarca, peste 40% din cererea națională de energie electrică este satisfăcută folosind astfel de surse.

De asemenea, merită luat în considerare faptul că, potrivit Agenției Internaționale pentru Energie (IEA), în următorii 25 de ani, peste o treime din capacitățile de operare ale lumii (2,3 mii GW) își vor atinge limita de vârstă și vor fi scoase din funcțiune. Și cel mai probabil, în cazul unei reduceri semnificative a costului tehnologiilor de stocare a energiei, toate aceste centrale electrice vor fi înlocuite cu instalații de generare a energiei regenerabile distribuite. Dar până acum totul se reduce la costul ridicat al soluțiilor.

Experții VYGON Consulting consideră, de asemenea, că, în viitorul apropiat, un progres va fi realizarea parității rețelei între tehnologiile de stocare a energiei și generarea de energie regenerabilă în insulă și sisteme autonome, care nu au marje de siguranță semnificative din punct de vedere al rezervelor. Exemple vii de astfel de teritorii sunt zonele izolate ale Nordului Îndepărtat și Orientul îndepărtat Rusia. Ele pot deveni regiuni pilot pentru aplicarea experimentală și industrială a soluțiilor hibride de alimentare cu energie bazate pe capacități de generare a energiei regenerabile în combinație cu sisteme de stocare.

De asemenea, vicepreședintele Consiliului de Administrație al companiei RUSNANO Yuri Udaltsov consideră că apariția unui număr mare de dispozitive de stocare va schimba fundamental sistemul energetic. Acum, pentru reglarea frecvenței, dispeceratul își rezervă o rezervă mare de capacitate pentru a acoperi vârfurile în anumite ore. Ca urmare, stațiile sunt în medie mai puțin încărcate decât ar putea fi. Odată cu apariția sistemelor de depozitare industriale, programele de producție și consum pot fi separate și făcute convenabile pentru fiecare parte. Acest lucru va schimba fundamental piețele pentru electricitate și inginerie energetică, axată pe agilitate. Dacă nu este nevoie, este suficient să puneți centrala nucleară în modul de funcționare de bază și să nu mențineți capacități „de rezervă”. Yu Udaltsov a remarcat, totuși, că acest lucru va deveni posibil nu mai devreme de 20 de ani.

O altă tendință în peisajul energetic în schimbare se referă la consumul de energie electrică, în special, segmentul în creștere rapidă „ casă inteligentă" Vorbim de locuințe în care controlul sistemelor de susținere a vieții este cât se poate de automatizat. Potrivit unui raport al companiei de marketing Zion Market, piața globală pentru soluții inteligente de locuințe este acum de 246 de miliarde de dolari, iar până în 2022 rata medie anuală de creștere a veniturilor va fi de 17,5%. Analiștii IDC susțin, la rândul lor, că anul trecut s-au vândut 433,1 milioane de dispozitive legate de sistemul „casa inteligentă” în întreaga lume, iar în următorii cinci ani ritmul mediu anual de creștere va fi de aproximativ 18,5%. Adică, până în 2022 vor exista deja 939,7 milioane de dispozitive similare în lume. În programul „Economia digitală a Federației Ruse”, crearea de „orașe inteligente” constând din „case inteligente” este numită unul dintre domeniile cheie.

Caracteristicile alimentării cu energie " casă inteligentă” este că datorită dispozitivelor video conectate, sistemelor de securitate, detectoarelor de fum, dispozitivelor inteligente de iluminat etc., devine destul de consumator de energie. Dacă siguranța locuinței depinde de alimentarea cu energie, fiabilitatea și funcționarea neîntreruptă a echipamentului este foarte importantă pentru consumator. Din ce în ce mai mult, proprietarii de „case inteligente” folosesc generatoare autonome și surse de alimentare neîntreruptibilă (UPS), la care se conectează cel mai mult. sisteme importante: iluminat, avertizare si siguranta la incendiu. Astfel, observăm dezvoltarea activă a segmentului de energie de distribuție.

De ce nu se folosesc bateriile peste tot?
Prima tehnologie clară de stocare a energiei a apărut în sfârşitul XIX-lea secolul - acestea erau centrale electrice cu acumulare prin pompare. În perioadele de cerere scăzută de energie electrică (de exemplu, noaptea), centralele de acumulare cu pompare o consumă pentru a colecta apa în rezervorul superior. Și în momentele de vârf (de exemplu, în orele dimineții într-o metropolă), electricitatea este produsă din cauza unei descărcări ascuțite de apă.

În Rusia, singura stație de operare de acest tip este Zagorskaya PSPP din regiunea Moscova. Ajută la acoperirea consumului de energie electrică de vârf al regiunii capitalei.

Astăzi, capacitatea totală a diferitelor tipuri de sisteme de stocare a energiei din lume este de aproximativ 150 GW. Ponderea covârșitoare a sistemelor de stocare (97%) cade pe centralele de stocare prin pompare, iar 7-10 miliarde de dolari sunt investite anual în construcția de noi centrale electrice de stocare prin pompare. 34 centrale electrice cu acumulare prin pompare), Japonia (28.252 MW, 43 centrale electrice cu acumulare prin pompare) și SUA (22.561 MW, 38 centrale electrice cu acumulare prin pompare). Alte opțiuni de stocare includ sisteme de aer comprimat, sulfură de sodiu și baterii cu litiu.

În ceea ce privește bateriile reîncărcabile, experții estimează costurile instalării acestora în intervalul de 200-800 USD per 1 kW de putere instalată. Cel mai mic cost- pentru baterii plumb-acid. Principalul dezavantaj al bateriilor reîncărcabile este speranța de viață redusă a acestora în comparație cu centralele cu acumulare prin pompare. Durata de viață a bateriei poate varia destul de mult în funcție de frecvența de utilizare, rata de descărcare și numărul de cicluri de descărcare profundă.

Sistemele de stocare a energiei electrice au o altă latură neevidentă, pe lângă cele financiare și tehnologice, - acesta este un aspect moral. Cert este că cobaltul este folosit pentru a produce baterii și baterii reîncărcabile, pe care funcționează toate echipamentele moderne. În fiecare an, în lume sunt extrase aproximativ 120 de mii de tone de cobalt, iar 60% din producția sa are loc în Republica Democrată Congo. Pentru comparație: Canada reprezintă 6% din producție, Australia - 4%, Rusia - 3%. Prețurile la cobalt cresc rapid, iar acest lucru stimulează creșterea producției sale în Congo.

Potrivit datelor UNICEF citate de publicația online Meduza, în 2014, din 150 de mii de mineri locali, aproximativ 40 de mii erau copii. Mai mult, după ce prețul cobaltului a început să crească, în mine erau mai mulți copii, crede Amnesty International. Unii dintre ei nu au mai mult de patru ani. Ziua de lucru a unui copil durează în medie 12 ore, iar câștigurile zilnice fluctuează în jurul valorii de 1-2 USD.

Cu toate acestea, experții consideră că este posibil să se evite creșterea prețurilor la cobalt și să se reducă volumul consumului acestuia. Unul dintre metalele care poate înlocui cobaltul (sau mai bine zis, își poate reduce ponderea în baterii la 10% față de actualul 50%) este nichelul. Există mai multe rezerve din el în lume, este distribuit mai uniform între țări și, prin urmare, mai ieftin. În acest caz, se va putea rezolva problema morală.

Alternativă la bateriile litiu-ion
Sony a lansat primele baterii litiu-ion în 1991. De atunci, capacitatea lor aproape s-a dublat: 110 Wh/kg au devenit 200 Wh/kg; Ei încă conduc lumea bateriilor, dar oamenii de știință lucrează activ la noi tehnologii de stocare a energiei. Iată cele mai interesante dintre ele.

Baterii sodiu-ion.În astfel de baterii, sodiul este folosit ca ioni care se deplasează între electrozi. La costuri reduse dezavantajul principal Astfel de baterii au o capacitate mică. Oamenii de știință de la Universitatea Stanford au dezvoltat un nou catod de sodiu care permite creșterea capacității. În ciuda faptului că până acum au fost finalizate doar testele inițiale, în viitor oamenii de știință intenționează să optimizeze materialul și structura anodului pentru a crea o baterie eficientă cu drepturi depline.

Baterii pe bază de aluminiu. Un grup de cercetători de la aceeași Universitate Stanford lucrează de câțiva ani la o soluție ieftină care să permită acumularea și stocarea energiei solare. Bateria este formată dintr-un anod de aluminiu și un catod de grafit scufundate într-un electrolit. Ca ultimă soluție, ne-am hotărât pe uree - component chimic, care este utilizat în mod activ ca îngrășământ.

Această baterie se încarcă complet în 45 de minute și nu arde, spre deosebire de bateriile litiu-ion. Oamenii de știință lucrează acum la o versiune comercială a bateriei, în primul rând pentru a prelungi durata de viață a acesteia - versiunea actuală poate rezista doar la 1.500 de cicluri.

Baterii organice cu încărcare rapidă. Startup-ul israelian StoreDot a introdus anul trecut o baterie pentru vehicule electrice, dezvoltată pe baza propriilor tehnologii. Ei folosesc straturi de nanomateriale și compusi organici, despre care compania spune că nu au mai fost folosite până acum în baterii.

Rezultatul este o baterie care se încarcă în 5 minute și poate parcurge 300 de mile cu o încărcare. CEO-ul StoreDot, Doron Myersdorf, spune că o astfel de încărcare va ajuta la creșterea popularității vehiculelor electrice. În primul rând, din cauza vitezei de încărcare. În al doilea rând, deoarece FlashBattery este mai sigur decât bateriile litiu-ion - poate rezista mai mult temperaturi mari si nu arde.

Baterii cu stare solidă. Anul trecut, Toyota a anunțat o descoperire revoluționară în producție proprie. Până în 2020, gigantul auto plănuiește să înceapă producția de baterii cu litiu cu stare solidă, în interiorul cărora există un electrolit lichid sau gel. Vor fi mai dense, mai mici și mai ușoare decât cele actuale. Un alt plus este durata lungă de viață.

Super- și ultracondensatori. Acestea sunt hibrizi ai unui condensator (o componentă electronică capabilă să stocheze și să elibereze sarcina electrică) și o sursă de curent chimic (baterie sau acumulator). În comparație cu bateriile litiu-ion, supercondensatorii au rate de încărcare și descărcare mai mari și o durată de viață mai lungă.

Într-un interviu acordat EnergyLand.info, șeful proiectului Kongran, Semyon Chervonobrodov, a declarat că grupul său a reușit să creeze prototipuri a două dispozitive de stocare energie electrica, fundamental diferită în principii fizice actiuni. Primul este un supercondensator cu o capacitate specifică mare pentru acest tip de dispozitiv de stocare a energiei. Al doilea este un supercondensator hibrid litiu-ion cu un catod fundamental nou. De asemenea, a fost creat un nou electrolit prietenos cu mediul pe bază de poliaminoacizi.

El consideră că industria transporturilor este principala zonă de aplicare pentru supercondensatoare. În prezent se lucrează pentru reducerea costurilor de producție.

Construirea stațiilor de depozitare este inevitabilă
În lumea modernă, există o tendință evidentă către retragerea treptată a producției pe bază de cărbune fără instalații de captare și stocare a CO2. Conform previziunilor, până în 2030, 2/3 din capacitatea de generare existentă va fi dezafectată. În schimb, o serie de țări trec la surse de energie regenerabilă.

Integrarea surselor regenerabile de energie instabile în sistemul energetic duce la o reducere a emisiilor, dar ridică problema creșterii flexibilității sistemului energetic.

În același timp, cererea de energie electrică crește rapid, inclusiv datorită dezvoltării tehnologiilor pentru locuințe inteligente. În următorii ani, milioane de dispozitive suplimentare vor fi conectate la internet. De exemplu, analiștii IDC susțin că anul trecut, 433,1 milioane de dispozitive legate de sistemul „carcasă inteligentă”, precum detectoare de fum, alarme și sisteme de supraveghere video, au fost vândute în întreaga lume anul trecut; în următorii cinci ani, rata medie anuală de creștere a vânzărilor va fi de aproximativ 18,5%. Adică până în 2022 vor exista deja 939,7 milioane de dispozitive de acest fel în lume. Toate acestea nu pot decât să afecteze diverse aspecte ale funcționării sectorului energetic și, în primul rând, volumul modalităților de consum și stocare a acestuia.

În legătură cu toate aceste schimbări într-un număr de țări, planurile de dezvoltare a surselor regenerabile de energie includ deja necesitatea construirii de stații de stocare prin pompare, de exemplu, în Indonezia (3 GW până în 2025) și în Spania (8,8 GW până în 2020) . Și în California, politica de stocare a energiei a fost stabilită de legislatura statului în 2010 și impune utilităților și altor utilități să planifice achiziția de stocare.

Principala creștere a volumului de dispozitive de stocare a energiei, conform previziunilor experților, în următorii ani se va realiza prin integrarea surselor regenerabile de energie folosind baterii litiu-ion. Venitul anual din astfel de baterii este de așteptat să crească la 18 miliarde de dolari până în 2023. Deși stocarea prin pompare, cel mai mare sistem de stocare a energiei disponibil, este de așteptat să rămână lider în rândul sistemelor de stocare a energiei la nivel de sistem pentru o perioadă de timp viitoare.

Cum va participa Rusia la această tendință globală? Niciun răspuns încă. Există puține concepte departamentale pentru dezvoltarea reală a pieței. Pregătim o imagine de ansamblu asupra situației din țară în ceea ce privește dezvoltarea tehnologiilor de stocare a energiei și perspectivele cererii. Căutați-l într-unul dintre numerele viitoare ale revistei.

Cum economisește lumea electricitate

Hibrizi irlandez-german
Autoritățile irlandeze plănuiesc să se asigure că 40% din bilanțul energetic al țării este asigurat din surse regenerabile de energie până în 2020; până în 2035 vor să mărească această cifră la 100%. Cea mai mare parte a energiei electrice provine din parcuri eoliene mari.

Pentru a stabiliza sistemul, compania germană Freqcon GmbH din South Dublin a pus în funcțiune un sistem de stocare a energiei integrat cu ultracondensatori Maxwell și baterii litiu-ion pentru Tallaght Smart Grid Testbed în 2016. Bateria litiu-ion UltraBattery este un hibrid între o baterie chimică și un ultracondensator. Furnizorul de baterii Ecoult spune că invenția este sigură, durabilă, fiabilă și reciclabilă. Sistemul are o putere instalată de 300 kW și o capacitate de 150 kWh.

Acesta este conceput în primul rând pentru a demonstra funcționarea unui sistem de menținere a stabilității rețelei de distribuție și de rezolvare a problemelor asociate neregularității producției de energie electrică la centralele alimentate cu surse regenerabile de energie.

Dacă sistemul își arată viabilitatea, acesta va fi implementat în toată Dublinul și, eventual, în toată Irlanda.

Mașini olandeze cu baterie
În luna aprilie a acestui an, Mitsubishi a anunțat un proiect comun cu Hitachi și Engie, care va permite utilizarea vehiculelor electrice ca stocare de energie regenerabilă pentru clădiri.

Lucrările de testare vor fi desfășurate în clădirea de birouri Engie situată în orașul olandez Zaandam. Acolo, Hitachi a instalat încărcătorul său bidirecțional V2X, capabil să trimită energie înapoi în rețea.

Încărcător conectat la sursa de alimentare a clădirii, care la rândul ei este echipată cu panouri solare. Deoarece bateriile generează adesea surplus de energie electrică, aceasta va fi stocată în bateria vehiculului electric. În cazul unei pene de curent, aceste vehicule vor acționa ca energie de urgență. Compania va folosi vehiculul electric Mitsubishi Outlander (PHEV) ca baterie.

Dacă experimentul se dovedește a fi de succes, linia de vehicule electrice care pot participa la crearea unor sisteme similare de reglare a energiei este promisă a fi extinsă. Compania britanică de energie Moixa susține că doar zece modele Nissan LEAF noi pot stoca suficientă energie pentru a alimenta o oră din consumul tipic de electricitate a unei mii de case.

Specialiștii Renault au fost primii care au anunțat o astfel de utilizare a vehiculelor electrice: au promis că vor crea un ecosistem electric inteligent pe insulele portugheze Madeira, în care bateriile vor fi folosite ca stocare staționară a energiei.

Ultracondensatori din San Diego
Din 2016, campusul UC San Diego este alimentat de un sistem de microenergie cu o putere de vârf de 42 MW.

45 de mii de oameni trăiesc în campus - ca într-un oraș mic. 85% din consum este acoperit de producție proprie, inclusiv o centrală cu ciclu combinat (30 MW), o stație cu pile de combustie (2,8 MW) și o stație solară fotovoltaică (2,2 MW).

Sistemul de stocare este organizat din unități de stocare standard litiu-ion și ultracondensatori. Scopul proiectului este de a se asigura că ultracondensatoarele pot oferi un sistem de stocare a energiei mai rentabil și cel mai bun timp răspuns decât bateriile.

După cum am spus deja, în ultra- sau supercondensatori, sarcinile sunt separate electrostatic, și nu chimic. Acest lucru permite ultracondensatorilor să se încarce și să se descarce în fracțiuni de secundă, să funcționeze în mod normal într-un interval larg de temperatură (de la -40 °C la +65 °C), să efectueze în mod fiabil 1 milion de cicluri de încărcare/descărcare și să reziste la vibrații. Banca de condensatoare este conectată în paralel cu bateria mașinii. Circuitul paralel crește semnificativ durata de viață a bateriei, permițându-i să aibă o capacitate mai mică și deci dimensiuni mai mici.

Înainte de apariția ultracondensatorilor, această schemă nu era fezabilă din cauza dimensiuni mari condensatoare. Acum, dacă există o scădere bruscă a puterii, modulele de ultracondensator susțin sistemul, iar când energia solară crește, se încarcă. Astfel, ultracondensatoarele îndeplinesc funcții rapide, cum ar fi controlul frecvenței, în timp ce bateriile sunt folosite pentru a schimba vârfurile de cerere și pentru a forma rezerva operațională.

rezultate. După rotirea unghiei, a fost suficient să țineți sticla într-o mână și să atingeți unghia cu cealaltă, iar persoana ar suferi un șoc electric.
Unii au folosit recipiente mai mari și și-au venit în fire abia după câteva zile. Șocul electric le-a oferit oamenilor noi senzații. Vestea noilor miracole s-a răspândit foarte repede în toată Europa. Au început să folosească borcanul pentru a „lovi” în mod neașteptat o cunoștință.
A mai trecut ceva timp, iar oamenii și-au dat seama că ar putea stoca o încărcătură mult mai mare dacă borcanul era căptușit în interior și în exterior cu un material care conduce bine curentul, de exemplu, folie metalică. Mai multe pos-

S-a descoperit că dacă cuiul și peretele interior sunt conectate cu un conductor bun, cutia va fi încărcată. Atingerea a făcut ca borcanul să se descarce. Conectarea mai multor cutii a dat rezultate și mai bune. Franklin a folosit o baterie de două cutii pentru a ucide curcani și alte păsări.

Mai multe despre subiectul CUM SĂ ECONOMISI ENERGIA ELECTRICĂ?:

1. 2. Verificarea respectării condiţiilor care asigură siguranţa materialelor. Inventar
2. 2. Verificarea casei de marcat si respectarea conditiilor de asigurare a sigurantei fondurilor. Inventarul casei de marcat
3. § 10. Încetarea contractului de muncă în cazul luării unei decizii nejustificate de către șeful organizației (filiala, reprezentanța), adjuncții săi și contabilul-șef, ceea ce atrage după sine încălcarea siguranței proprietății, utilizarea ilegală a acesteia. sau alte daune aduse proprietății organizației (clauza 9 partea întâi a articolului 81 din Codul Muncii RF)

Wikimedia Commons

Poate cea mai veche formă de stocare modernă a energiei conectată la rețea. Principiul de funcționare este simplu: există două rezervoare de apă, unul mai înalt decât celălalt. Când cererea de energie electrică este scăzută, energia poate fi folosită pentru a pompa apa în sus. În timpul orelor de vârf, apa curge în jos, rotind un hidrogenerator și generând electricitate. Proiecte similare sunt dezvoltate, de exemplu, de Germania în minele de cărbune abandonate sau containerele sferice de pe fundul oceanului.

Aer comprimat

Puterea de Sud

În general, această metodă seamănă cu cea anterioară, cu excepția faptului că în loc de apă, aerul este pompat în rezervoare. Când este necesar, aerul este eliberat și rotește turbinele. Această tehnologie există în teorie de câteva decenii, dar în practică, datorită costului ei ridicat, există doar câteva sisteme de lucru și încă câteva teste. Compania canadiană Hydrostor dezvoltă un compresor adiabatic mare în Ontario și Aruba.

Sare topită

Rezervație solară

Energia solară poate fi folosită pentru a încălzi sarea la temperatura dorită. Aburul rezultat este fie transformat imediat în energie electrică de către un generator, fie stocat timp de câteva ore sub formă de sare topită pentru, de exemplu, încălzirea caselor seara. Unul dintre astfel de proiecte este parcul solar Mohammed bin Rashid Al Maktoum din Emiratele Arabe Unite. Iar în laboratorul Alphabet X, este posibil să se folosească săruri topite în combinație cu antigel pentru a păstra excesul de energie solară sau eoliană. Georgia Tech a construit recent un sistem mai eficient care înlocuiește sarea cu metal lichid.

Baterii de flux

Oamenii de știință de la CERN: „Universul nu ar trebui să existe”

Bateriile cu flux redox constau din rezervoare uriașe de electrolit care trec prin membrane și creează o sarcină electrică. De obicei, vanadiul este folosit ca electrolit, precum și soluții de zinc, clor sau apă sărată. Sunt fiabile, ușor de utilizat și au o durată de viață lungă. Cea mai mare baterie cu flux din lume va fi construită în peșteri din Germania.

Baterii tradiționale

SDG&E

Calmac

Noaptea, apa stocată în rezervoare este înghețată, iar ziua gheața se topește și răcește casele învecinate, permițându-vă să economisiți la aer condiționat. Această tehnologie este atractivă pentru regiunile cu climă caldă și nopți răcoroase, cum ar fi California. În luna mai a acestui an, NRG Energy a livrat 1.800 de baterii industriale de gheață către Southern California Edison.

Super volant

Puterea farului

Această tehnologie este concepută pentru a stoca energia cinetică. Electricitatea pornește motorul, care stochează energia de rotație în tambur. Când este necesar, volantul încetinește. Invenția nu este utilizată pe scară largă, deși poate fi utilizată pentru a asigura alimentarea neîntreruptibilă.

Posibilitatea de stocare a energiei electrice la scară industrială este benefică pentru toți participanții de pe piață: producători, furnizori, consumatori și autorități de reglementare

Cel mai recent raport analitic de la organizațiile de cercetare GTM Research și ESA’s U.S. Monitorul de stocare a energiei raportează niveluri record de investiții în proiecte de stocare a energiei. Volumul investițiilor de risc și finanțării proiectelor în acest sector în trimestrul al treilea din 2016 a ajuns la 660 de milioane de dolari, cu o previziune anuală de 812 milioane de dolari. Vedem că în țările dezvoltate, tehnologiile de stocare a energiei intră în stadiul de utilizare „pre-comercială”.

Problema de conservare

Principala diferență dintre industria energiei electrice și orice altă industrie „fizică” este imposibilitatea depozitării mărfurilor pe care le produce la scară industrială. În fiecare unitate de timp, această industrie trebuie să producă exact atâta energie electrică cât are nevoie consumatorul.

Pentru a oferi această capacitate, sunt necesare fie o capacitate costisitoare de generare de rezervă, fie sisteme complexe de alimentare distribuite geografic. Este imposibil să existe în sistemul energetic doar centrale nucleare (CNE), care nu pot elimina și crește rapid sarcina, sau numai surse regenerabile de energie (SRE) - soarele și vântul, de exemplu, pot să nu strălucească sau să sufle la la fix. Prin urmare, o pondere semnificativă a producției se realizează folosind resurse fosile tradiționale (cărbune, gaz), care asigură atât fiabilitatea, cât și manevrabilitatea necesară.

Modul de funcționare al oricărui sistem energetic este determinat în primul rând de gradul de încărcare asupra acestuia de la consumatori. De regulă, consumul de energie electrică scade semnificativ noaptea și depășește nivelul dimineața și seara. consumul zilnic. Și, în general, indiferent de ora din zi, sarcina electrică este în continuă schimbare. Aceste fluctuații constante complică sarcina menținerii unui echilibru între producție și consum și conduc la faptul că capacitățile de generare funcționează într-un mod suboptim din punct de vedere economic pentru o parte semnificativă a timpului.

Există trei tipuri tradiționale de centrale electrice: nucleară, termică (CHP) și hidroelectrică (HPP). Din motive de siguranță, centralele nucleare nu își reglează sarcina. Centralele hidroelectrice sunt mult mai potrivite pentru a lucra cu un program de încărcare neuniform, dar nu sunt disponibile în fiecare sistem energetic și, dacă sunt, nu sunt întotdeauna disponibile. cantitatea necesară. Astfel, sarcina principală de acoperire a denivelărilor consumului zilnic de energie electrică revine centralelor termice. Aceasta, la rândul său, duce la funcționarea lor într-un mod neeconomic, crește consumul de combustibil și, în consecință, costul energiei electrice pentru consumatori.

Toate problemele de mai sus, precum și o serie de altele, pot fi rezolvate folosind tehnologii industriale de stocare a energiei.

Efectele acumulării

1. Efectul asupra generării: utilizarea dispozitivelor de stocare va permite optimizarea procesului de producere a energiei electrice prin nivelarea programului de încărcare a celor mai scumpe echipamente generatoare, precum și eliminarea generării termice costisitoare din rolul de regulator. La rândul său, aceasta va duce inevitabil la o reducere a consumului de hidrocarburi, la o creștere a ratei de utilizare a capacității instalate a centralelor electrice, la o creștere a fiabilității aprovizionării cu energie și la o reducere a nevoii de construire de noi capacități.

2. Efect pentru reglementarea guvernamentală: dispozitivele de stocare fac posibilă crearea unei rezerve de energie fără funcționarea excesivă a capacităților generatoare, optimizează modul de funcționare al centralelor și asigură trecerea lină a sarcinilor minime nocturne și maxime de zi.

3. Efect pentru consumatori: energia electrică devine mai ieftină, fiabilitatea alimentării cu energie crește, este posibilă asigurarea funcționării echipamentelor critice în timpul întreruperilor de curent și crearea unei rezervă în caz de accidente.

4. Efect pentru complexul rețelei electrice: dispozitivele de stocare reduc sarcina de vârf substații electriceși costurile pentru modernizarea infrastructurii de rețea, cresc calitatea și fiabilitatea aprovizionării cu energie către consumatori.

Efecte suplimentare

Acum, una dintre principalele tendințe în energia globală este dezvoltarea generării de energie regenerabilă. Printre țările care dezvoltă energie verde, exemplele cele mai izbitoare sunt Danemarca, care generează 140% din cererea națională de energie folosind surse de energie regenerabilă și Germania, unde sursele de energie regenerabilă reprezintă aproximativ 50% din capacitatea instalată a centralei electrice (94 din 182 GW). ) și această cotă continuă să crească în mod constant. În anumite momente, sursele de energie regenerabilă pot furniza deja până la 100% din cererea de energie electrică. În același timp, atât centralele termice, cât și centralele nucleare trebuie să îndeplinească o funcție de rezervă, deoarece producția de generare de energie regenerabilă nu este constantă. Stocarea energiei electrice poate fi o modalitate de a continua integrarea cu succes a surselor de energie regenerabilă în sistemele energetice ale diferitelor țări, acestea vor atenua fluctuațiile în producția de surse regenerabile de energie și vor uniformiza programul de încărcare.

O altă tendință este dezvoltarea energiei distribuite. Consumatorii doresc să-și minimizeze costurile și să își instaleze propriile surse de generare (de exemplu, panouri solare sau generatoare eoliene). În țările în care ponderea generației distribuite este mare, se pune problema integrării unor astfel de consumatori în sistemul de piață. Deoarece consumatorul însuși preia de la sursa sa atâta energie electrică cât are nevoie la un moment dat, el poate avea un surplus. Problema vânzării acestui surplus către rețea poate fi rezolvată cu ajutorul unităților. În plus, ele pot fi folosite și pentru a crea rezerve individuale.

Concurență tehnologică

Astăzi, 99% din acumularea și stocarea industrială a energiei electrice (aproximativ 132,2 GW) este asigurată de centralele de stocare prin pompare (PSPP). Toate celelalte tehnologii de stocare reprezintă 1%, în principal stocarea aerului comprimat, bateriile cu sulfură de sodiu și bateriile cu litiu. Cele mai dovedite dispozitive de stocare sunt centralele de stocare prin pompare și dispozitivele care funcționează pe tehnologia aerului comprimat. Alte tehnologii sunt încă în proces de dezvoltare.

Cu toate acestea, în timp ce centralele și dispozitivele cu acumulare prin pompare care utilizează tehnologii de aer comprimat pot stoca volume suficient de mari de energie electrică timp de câteva ore, acestea sunt destul de limitate în ceea ce privește furnizarea de cantități mari de energie pentru a susține sau a contracara diversele fluctuații pe termen scurt.

În ceea ce privește bateriile, estimările actuale ale costurilor de instalare variază între 200 USD și 800 USD per kW de capacitate instalată. Cele mai mici costuri corespund bateriilor plumb-acid, deoarece acestea se află într-un stadiu superior de dezvoltare tehnologică. Această gamă se află la capătul inferior al gamei de costuri pentru stocarea prin pompare, dar este mult mai mică decât alte tehnologii de stocare potențiale și noi. Cu toate acestea, principalul dezavantaj al bateriilor plumb-acid și al altor baterii este speranța lor de viață scăzută în comparație cu centralele cu acumulare prin pompare, care au o durată de viață mult mai lungă. Durata de viață a bateriilor variază semnificativ în funcție de frecvența de utilizare, rata de descărcare și numărul de cicluri de descărcare profundă.

Rusia are nevoie de tehnologii de stocare a energiei?

Stocarea energiei electrice a fost numită de McKinsey Global Institute drept una dintre cele 12 tehnologii perturbatoare care vor schimba semnificativ economia globală. BCC Research estimează că piața pentru toate tipurile de baterii reîncărcabile va crește cu o rată de creștere anuală compusă de 18,7% în următorii zece ani, de la 637 milioane USD în 2014 la 3,96 miliarde USD în 2025.

Capacitatea dispozitivelor de stocare electrică din țările UE, SUA și China, conform diverselor scenarii ale Agenției Internaționale pentru Energie, va crește de la două la opt ori până în 2050. În Rusia, după 2022, se prevede un nou ciclu de investiții în sectorul energetic. Nișa potențială pentru noile instalații energetice este estimată la 15-30 GW. Investițiile ar putea ajunge la 500-700 de miliarde de dolari până în 2035. În același timp, aproape toți participanții pe piață vor putea beneficia de utilizarea dispozitivelor de stocare.