Priemyselné zariadenia na skladovanie energie
Za starých čias bola elektrická energia získaná vo vodných elektrárňach okamžite dodávaná spotrebiteľom: lampy svietili, motory bežali. Dnes, keď sa možnosti výroby energie značne rozšírili, sa otázka efektívnych spôsobov skladovania vyrobenej energie vážne otvorila mnohými spôsobmi, vrátane rôzne obnoviteľné zdroje.
Ako viete, počas dňa ľudstvo míňa oveľa viac energie ako v noci. Hodiny špičkového zaťaženia v mestách spadajú do presne definovaných ranných a večerných hodín, zatiaľ čo elektrárne (najmä solárne, veterné atď.) generujú určitý priemerný výkon, ktorý sa výrazne mení v rôznych časoch dňa a v závislosti od poveternostných podmienok.
Za takýchto okolností nie je na škodu, ak majú elektrárne nejaký záložný zásobník elektriny, ktorý dokáže poskytnúť požadovaný výkon kedykoľvek počas dňa. Poďme sa pozrieť na niektoré z najlepších technológií na vyriešenie tohto problému.
Hydraulický zásobník energie
Najstaršia metóda, ktorá dodnes nestratila svoj význam. Dve veľké nádrže na vodu sú umiestnené nad sebou. Voda v hornej nádrži, ako každý predmet zdvihnutý do výšky, má vyššiu potenciálnu energiu ako voda v spodnej nádrži.
Pri nízkom príkone elektrárne je v tom čase voda čerpaná do hornej nádrže čerpadlami. Počas špičkových hodín, keď je elektráreň nútená dodávať vysoký výkon do siete, je voda z hornej nádrže odvádzaná cez turbínu hydrogenerátora, čím sa generuje zvýšený výkon.
V Nemecku sa vyvíjajú projekty tohto typu hydroakumulátorov na ich následné postavenie na miestach starých uhoľných baní, ako aj na dne oceánu v guľových skladoch špeciálne vytvorených na tento účel.
Akumulácia energie vo forme stlačeného vzduchu
Podobne ako stlačená pružina, aj stlačený vzduch vstrekovaný do valca je schopný akumulovať energiu v potenciálnej forme. Táto technológia bola vyvinutá inžiniermi na dlhú dobu, ale nebola implementovaná kvôli jej vysokým nákladom. Ale už pri adiabatickej kompresii plynu pomocou špeciálnych kompresorov je možné dosiahnuť veľmi vysoké úrovne koncentrácie energie.
Myšlienka je takáto: počas normálnej prevádzky pumpuje čerpadlo vzduch do nádrže a počas špičkového zaťaženia sa stlačený vzduch uvoľňuje z nádrže pod tlakom a otáča turbínu generátora. Vo svete existuje viacero podobných systémov, jedným z najväčších vývojárov ktorých je kanadská spoločnosť Hydrostar.
Roztavená soľ ako tepelný akumulátor
Solárne panely Nie je to jediný nástroj na premenu energie žiarenia slnka.Slnečné infračervené žiarenie, ak je správne koncentrované, môže zahriať a roztaviť soľ a dokonca aj kov.
Takto fungujú solárne veže, kde mnohé reflektory smerujú slnečnú energiu do soľnej nádrže namontovanej na vrchole veže postavenej v strede stanice. Roztavená soľ potom uvoľňuje teplo do vody, ktorá sa mení na paru, ktorá otáča turbínu generátora.
Teplo sa teda pred premenou na elektrickú energiu najprv ukladá do tepelného akumulátora na báze roztavenej soli, túto technológiu zaviedli napríklad v Spojených arabských emirátoch. Georgia Tech vyvinula ešte efektívnejšie zariadenie na tepelné skladovanie roztaveného kovu.
Chemické batérie
Lítiové batérie pre veterné elektrárne — ide o rovnakú technológiu ako batérie pre smartfóny a notebooky, len takýchto „batérií“ budú v úložisku pre elektráreň tisíce. Táto technológia nie je nová, dnes sa používa v USA. Nedávnym príkladom takejto 4 MWh elektrárne je elektráreň, ktorú nedávno postavila Tesla v Austrálii. Stanica je schopná dodať záťaži maximálny výkon 100 MW.
Netesné chemické akumulátory
Ak sa v bežných batériách elektródy nepohybujú, v prietokových batériách fungujú ako elektródy nabité kvapaliny. Membránovým palivovým článkom sa pohybujú dve kvapaliny, v ktorých dochádza k iónovej interakcii kvapalných elektród a v článku vznikajú elektrické náboje rôznych znakov bez miešania kvapalín. V článku sú namontované stacionárne elektródy, ktoré dodávajú takto zaťaženú elektrickú energiu záťaži.
V rámci projektu brine4power v Nemecku sa teda plánuje inštalácia nádrží s elektrolytmi (vanád, slaná voda, roztok chlóru alebo zinku) pod zemou a v miestnych jaskyniach bude postavená prietoková batéria s kapacitou 700 MWh. Hlavným cieľom projektu je vyváženie distribúcie obnoviteľnej energie počas celého dňa, aby sa predišlo výpadkom elektriny spôsobeným bezvetria alebo zamračeným počasím.
Super dynamické uloženie zotrvačníka
Princíp je založený na prvej premene elektriny — vo forme kinetickej energie rotácie superzotrvačníkaa v prípade potreby späť na elektrickú energiu (zotrvačník otáča generátor).
Spočiatku je zotrvačník zrýchľovaný motorom s nízkym výkonom, kým spotreba záťaže nedosiahne vrchol, a keď záťaž dosiahne vrchol, energia uložená zotrvačníkom môže byť dodaná s mnohonásobne vyšším výkonom. Táto technológia nenašla široké priemyselné uplatnenie, ale považuje sa za sľubnú pre použitie vo výkonných neprerušiteľných zdrojoch energie.