Rūpnieciskās enerģijas uzkrāšanas ierīces
Senos laikos hidroelektrostacijās iegūto elektroenerģiju nekavējoties nogādāja patērētājiem: dega lampas, darbojās dzinēji. Tomēr mūsdienās, kad elektroenerģijas ražošanas iespējas ir ievērojami paplašinājušās, jautājums par efektīviem veidiem, kā uzglabāt saražoto enerģiju, ir nopietni izvirzīts daudzos veidos, tostarp dažādi atjaunojamie avoti.
Kā zināms, dienā cilvēce tērē daudz vairāk enerģijas nekā naktī. Maksimālās slodzes stundas pilsētās iekrīt stingri noteiktās rīta un vakara stundās, savukārt ģenerējošās iekārtas (īpaši saules, vēja u.c.) ģenerē noteiktu vidējo jaudu, kas dažādos diennakts laikos un atkarībā no laikapstākļiem būtiski atšķiras.
Šādos apstākļos nav slikta ideja, ja elektrostacijās ir sava veida rezerves elektroenerģijas krātuve, kas var nodrošināt nepieciešamo jaudu jebkurā diennakts laikā. Apskatīsim dažas no labākajām tehnoloģijām šīs problēmas risināšanai.
Hidrauliskās enerģijas uzkrāšana
Vecākā metode, kas nav zaudējusi savu aktualitāti līdz mūsdienām. Divas lielas ūdens tvertnes atrodas viena virs otras. Ūdenim augšējā tvertnē, tāpat kā jebkuram augstumā paceltam objektam, ir lielāka potenciālā enerģija nekā ūdenim apakšējā tvertnē.
Kad elektrostacijas elektroenerģijas patēriņš ir mazs, tajā laikā ūdens ar sūkņiem tiek iesūknēts augšējā rezervuārā. Pīķa stundās, kad iekārta ir spiesta piegādāt lielu jaudu tīklam, ūdens no augšējās tvertnes tiek novirzīts caur hidroģeneratora turbīnu, tādējādi radot lielāku jaudu.
Vācijā tiek izstrādāti šāda veida hidroakumulatoru projekti to turpmākai uzstādīšanai veco ogļraktuvju vietās, kā arī okeāna dzelmē speciāli šim nolūkam izveidotās sfēriskās noliktavās.
Enerģijas uzkrāšana saspiesta gaisa veidā
Tāpat kā saspiesta atspere, saspiests gaiss, kas tiek ievadīts cilindrā, spēj uzglabāt enerģiju potenciālā formā. Tehnoloģiju ilgu laiku izstrādāja inženieri, taču tā netika ieviesta tās augsto izmaksu dēļ. Bet jau ļoti augsts enerģijas koncentrācijas līmenis ir sasniedzams adiabātiskās gāzes kompresijas laikā ar īpašiem kompresoriem.
Ideja ir šāda: normālas darbības laikā sūknis iesūknē gaisu tvertnē, un maksimālās slodzes laikā no tvertnes zem spiediena tiek atbrīvots saspiests gaiss un griež ģeneratora turbīnu. Pasaulē ir vairākas līdzīgas sistēmas, kuru viens no lielākajiem izstrādātājiem ir Kanādas kompānija Hydrostar.
Izkausētais sāls kā siltuma akumulators
Saules paneļi Tas nav vienīgais līdzeklis saules starojuma enerģijas pārvēršanai.Saules infrasarkanais starojums, ja tas ir pareizi koncentrēts, var sildīt un izkausēt sāli un pat metālu.
Šādi darbojas saules torņi, kur daudzi atstarotāji virza saules enerģiju uz sāls tvertni, kas uzstādīta stacijas centrā uzceltā torņa augšpusē. Pēc tam izkusušais sāls izdala siltumu ūdenī, kas pārvēršas tvaikā, kas pārvērš ģeneratora turbīnu.
Tātad, pirms pārvēršanas elektrībā, siltumu vispirms uzglabā termoakumulatorā, kura pamatā ir kausēta sāls.Šī tehnoloģija ir ieviesta, piemēram, Apvienotajos Arābu Emirātos. Georgia Tech ir izstrādājis vēl efektīvāku ierīci kausēta metāla termiskai uzglabāšanai.
Ķīmiskās baterijas
Litija baterijas vēja elektrostacijām — tā ir tāda pati tehnoloģija kā viedtālruņu un portatīvo datoru akumulatori, tikai elektrostacijas krātuvē šādu "bateriju" būs tūkstošiem. Tehnoloģija nav jauna, to šodien izmanto ASV. Nesens šādas 4 MWh stacijas piemērs ir Tesla nesen uzbūvētā stacija Austrālijā. Stacija spēj piegādāt slodzei maksimālo jaudu 100 MW.
Ķimikāliju akumulatoru noplūde
Ja parastajos akumulatoros elektrodi nekustas, plūsmas akumulatoros uzlādētie šķidrumi darbojas kā elektrodi. Divi šķidrumi pārvietojas pa membrānas kurināmā elementu, kurā notiek šķidruma elektrodu jonu mijiedarbība un šūnā tiek ģenerēti dažādu pazīmju elektriskie lādiņi, nesajaucot šķidrumus. Šūnā ir uzstādīti stacionāri elektrodi, lai slodzei piegādātu šādi noslogoto elektroenerģiju.
Tātad Vācijā brine4power projekta ietvaros pazemē plānots uzstādīt tvertnes ar elektrolītiem (vanādija, sālsūdens, hlora vai cinka šķīdumu), bet vietējās alās tiks uzstādīts 700 MWh plūsmas akumulators. Projekta galvenais mērķis ir līdzsvarot atjaunojamās enerģijas sadali visas dienas garumā, lai izvairītos no elektroenerģijas padeves pārtraukumiem vēja trūkuma vai mākoņaina laika dēļ.
Super spararata dinamiskā uzglabāšana
Princips ir balstīts uz pirmo elektroenerģijas pārveidošanu — super spararata griešanās kinētiskās enerģijas veidā, un, ja nepieciešams, atpakaļ elektroenerģijā (spararats griež ģeneratoru).
Sākotnēji spararatu paātrina mazjaudas motors, līdz slodzes patēriņš ir maksimālais, un, kad slodze kļūst par maksimālo, spararata uzkrāto enerģiju var piegādāt ar daudzkārt lielāku jaudu. Šī tehnoloģija nav atradusi plašu rūpniecisku pielietojumu, bet tiek uzskatīta par daudzsološu izmantošanai jaudīgos nepārtrauktās barošanas avotos.