Industriella energilagringsenheter
Förr i tiden levererades den elektriska energin som erhölls i vattenkraftverk omedelbart till konsumenterna: lampor tände, motorer gick. Men i dag, när kraftgenereringsförmågan har utökats kraftigt, har frågan om effektiva sätt att lagra genererad energi på allvar tagits upp på många sätt, bl.a. olika förnybara källor.
Som ni vet spenderar mänskligheten mycket mer energi under dagen än på natten. Timmarna med toppbelastningar i städer faller in i strikt definierade morgon- och kvällstimmar, medan genererande anläggningar (särskilt solenergi, vind etc.) genererar en viss medeleffekt som varierar avsevärt vid olika tidpunkter på dygnet och beroende på väderförhållanden.
Under sådana omständigheter är det ingen dålig idé för kraftverk att ha någon form av reserv-ellagring som kan ge den ström som krävs när som helst på dygnet. Låt oss ta en titt på några av de bästa teknikerna för att lösa detta problem.
Hydraulisk energilagring
Den äldsta metoden som inte har förlorat sin relevans till denna dag. Två stora vattentankar är placerade ovanför varandra. Vattnet i den övre tanken har, precis som alla föremål som höjs till en höjd, en högre potentiell energi än vattnet i den nedre tanken.
När kraftverkets energiförbrukning är låg pumpas då vatten in i den övre reservoaren av pumpar. Under rusningstid, när anläggningen tvingas mata hög effekt till nätet, avleds vattnet från den övre tanken genom hydrogeneratorns turbin, vilket genererar ökad effekt.
I Tyskland utvecklas projekt av denna typ av hydroackumulatorer för deras efterföljande uppförande på platserna för gamla kolgruvor, såväl som på botten av havet i sfäriska lager som är speciellt skapade för detta ändamål.
Energilagring i form av tryckluft
Liksom en komprimerad fjäder kan komprimerad luft som sprutas in i en cylinder lagra energi i potentiell form. Tekniken kläcktes av ingenjörer under lång tid, men implementerades inte på grund av dess höga kostnad. Men redan mycket höga nivåer av energikoncentration kan uppnås under adiabatisk gaskompression med speciella kompressorer.
Tanken är denna: under normal drift pumpar en pump luft in i tanken, och under toppbelastningar släpps tryckluft från tanken under tryck och vänder turbinen på generatorn. Det finns flera liknande system i världen, varav en av de största utvecklarna är det kanadensiska företaget Hydrostar.
Smält salt som en termisk ackumulator
Solpaneler Det är inte det enda verktyget för att omvandla solens strålningsenergi.Solinfraröd strålning, när den är rätt koncentrerad, kan värma och smälta salt och till och med metall.
Så fungerar soltorn, där många reflektorer riktar solens energi till en salttank som är monterad på toppen av ett torn som är uppfört i mitten av stationen. Det smälta saltet avger sedan värme till vattnet, som övergår i ånga som förvandlar generatorns turbin.
Så innan värmen förvandlas till elektricitet lagras den först i en termisk ackumulator baserad på smält salt.Denna teknik har implementerats till exempel i Förenade Arabemiraten. Georgia Tech har utvecklat en ännu effektivare anordning för värmelagring av smält metall.
Kemiska batterier
Litiumbatterier för vindkraftverk — det här är samma teknik som batterier för smartphones och bärbara datorer, bara det kommer att finnas tusentals sådana "batterier" i förrådet för kraftverket. Tekniken är inte ny, den används i USA idag. Ett färskt exempel på en sådan 4 MWh anläggning är den som nyligen byggts av Tesla i Australien. Stationen kan leverera en maximal effekt på 100 MW till lasten.
Läckande kemikalieackumulatorer
Om i konventionella batterier elektroderna inte rör sig, i flödesbatterier fungerar de laddade vätskorna som elektroder. Två vätskor rör sig genom en membranbränslecell där joninteraktion av vätskeelektroder äger rum och elektriska laddningar av olika tecken genereras i cellen utan att blanda vätskorna. Stationära elektroder är monterade i cellen för att tillföra den sålunda laddade elektriska energin till lasten.
Så, som en del av brine4power-projektet i Tyskland, är det planerat att installera tankar med elektrolyter (vanadin, saltvatten, klor eller zinklösning) under jord, och ett 700 MWh flödesbatteri kommer att byggas upp i lokala grottor. Huvudmålet med projektet är att balansera distributionen av förnybar energi under dagen för att undvika strömavbrott orsakade av brist på vind eller molnigt väder.
Super svänghjul dynamisk lagring
Principen bygger på att först konvertera el — i form av kinetisk energi av supersvänghjulets rotation, och, om nödvändigt, tillbaka till elektrisk energi (svänghjulet vrider generatorn).
Initialt accelereras svänghjulet av en lågeffektsmotor tills belastningsförbrukningen är topp, och när belastningen blir topp kan energin som lagras av svänghjulet levereras med mångdubbelt mer kraft. Denna teknik har inte funnit någon bred industriell tillämpning, men anses lovande för användning i kraftfulla avbrottsfria kraftkällor.