Хранение энергии. Мечты и реальность.

igor_piterskiy — 17.06.2021

Я читал заявления некоторых людей о том, что батареи являются ключом к ярко-зеленому будущему возобновляемых источников энергии. Конечно, нам не понадобились бы батареи, если бы мы не пытались полагаться на ненадежные, прерывистые источники, такие как солнце и ветер, но давайте пока отложим этот вопрос.

Существует несколько способов хранения энергии, которые позволяют нам производить электричество по мере необходимости. Аккумуляторы, гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), сжатый воздух, электромеханические системы с маховиками, электрохимические «проточные батареи» - все это используется в различных местах. И есть системы с «прерыванием потока», которые, хотя и не являются хранилищами, позволяют в определенное время увеличивать выработку электроэнерги... включая Ниагарский водопад, где поток через водопад можно уменьшить ночью, когда не надо изображать туристическую достопримечательность, и генерировать больше энергии. Не хранилище... но тем не менее довольно круто...


Рис. 1. Ниагарский водопад без воды.

Оставив в покое Ниагару, я решил посмотреть, какова емкость существующих в мире хранилищ энергии. Вот таблица по типам.


Рис. 2. Емкости систем хранения энергии в мире, тераватт-часов.

Я люблю науку, потому что она меня постоянно удивляет. В данном случае сюрпризом является то, насколько емкость ГАЭС больше емкости всех остальных систем. Суммарная емкость всех остальных систем составляет примерно двадцатую часть емкости ГАЭС.

Следующим сюрпризом стало то, что литий-ионные батареи вроде Tesla Powerwall попали в список... вторыми с конца.

Из любопытства я решил посмотреть только на американские системы хранения. На рис. 3 показаны результаты.


Рис. 3. То же, что на рис. 2, но для американских систем хранения энергии, емкость в тераватт-часах.

Ситуация в США в значительной степени отражает ситуацию в остальных частях планеты. В основном - ГАЭС, литий-ионных аккумуляторов мало.

Выглядит впечатляюще... но так ли это на самом деле? Поэтому я решил сравнить емкости накопителей электроэнергии, показанные на рисунках выше, с количеством электроэнергии, потребляемой за день. Я начал со всего земного шара, рис. 4.


Рис. 4. Емкости систем хранения энергии в мире в сравнении с мировым дневным потреблением электроэнергии.

Хммм... выглядит не так впечатляюще по сравнению даже с жалким однодневным потреблением электроэнергии. Например, все находящиеся в эксплуатации литий-ионные батареи типа Tesla могут удовлетворять мировой спрос на электроэнергию только на... подождите... две сотых секунды.

И снова я посмотрел на соответствующие данные по США, ниже на рис. 5.


Рис. 5. То же, что и на рис. 4, но для систем хранения энергии в США по сравнению с дневным потреблением электроэнергии в США.

Сторонники солнечной и ветровой энергии будут рады узнать, что в США литий-ионные батареи могут обеспечить резервирование примерно на 50% дольше, чем в среднем в мире... то есть на три сотых секунды, а не две, как для всего мира.

Теперь, глядя на все это, вы можете подумать: вау, мы решим проблему с помощью ГАЭС! Но у ГАЭС есть огромные недостатки:

• Вам потребуется правильное географическое расположение для них, с холмами, источником воды и местом, где можно построить плотину в долине, чтобы создать озеро-хранилище.

• Такие места существуют, но их очень мало. А в ряде стран таких мест нет совсем.

• Часто на таких участках есть дороги, города или другая недвижимость, расположенные в том месте, где будет находится предполагаемое водохранилище.

• Даже если в предлагаемом месте нет городов или дорог, в Калифорнии, как и во многих других местах, построить новые плотины в принципе невозможно из-за эмоций. Вечно зеленые либералы, те, кто настаивает на прерывистых источниках энергии, требующих резервных хранилищ, не хотят, чтобы мы утопили червячков и заставили белок и милых кроликов перебраться в следующую долину при создании необходимого им хранилища - это было бы слишком жестоко по отношению к природе.

• Хорошие места для ГАЭС часто находятся очень далеко от тех мест, где требуется электроэнергия. Вы можете расположить обычную электростанцию ​​или даже батарею типа Tesla рядом с городом, где есть потребность в электроэнергии... но вы обычно не можете сделать это с ГАЭС. Таким образом, вы получаете очень большие затраты на передачу и потери при передаче.

• ГАЭС не так уж и эффективны. Вы получаете обратно только около 70%-80% энергии, которую вы вложили...

• Лучшие места слишком часто уже используются.

При всех ограничениях, ГАЭС - лучший из имеющихся на сегодня плохих вариантов. Вероятно, будут построены какие-то новые ГАЭС, но, скорее всего, их будет немного.

Таково текущее состояние дел в мире хранения энергии для производства электричества. Коротко? Мы очень далеки от каких-либо систем хранения, способных удерживать и поставлять достаточно энергии, чтобы делать что-то большее, чем уравновешивать кратковременные колебания предложения и спроса на электроэнергию.


Мой перевод из Storing Energy.

Еще по теме:
100-процентная утопия
Возобновляемые источники и стоимость электроэнергии - 3
Возобновляемые источники и стоимость электроэнергии - 2

Оставить комментарий

Популярные посты: