Průmyslová zařízení pro skladování energie
Za starých časů byla elektrická energie získaná ve vodních elektrárnách okamžitě dodávána spotřebitelům: lampy se rozsvítily, motory běžely. V dnešní době, kdy se možnosti výroby energie značně rozšířily, byla otázka účinných způsobů skladování vyrobené energie vážně nastolena mnoha způsoby, včetně různé obnovitelné zdroje.
Jak víte, během dne lidstvo vydává mnohem více energie než v noci. Hodiny špičkového zatížení ve městech spadají do přesně definovaných ranních a večerních hodin, zatímco elektrárny (zejména solární, větrné atd.) generují určitý průměrný výkon, který se výrazně liší v různých denních dobách a v závislosti na povětrnostních podmínkách.
Za takových okolností není špatný nápad, aby elektrárny disponovaly nějakým záložním úložištěm elektřiny, které dokáže poskytnout požadovaný výkon v kteroukoli denní dobu. Pojďme se podívat na některé z nejlepších technologií k vyřešení tohoto problému.
Hydraulický zásobník energie
Nejstarší metoda, která dodnes neztratila svůj význam. Dvě velké vodní nádrže jsou umístěny nad sebou. Voda v horní nádrži, stejně jako jakýkoli předmět zvednutý do výšky, má vyšší potenciální energii než voda ve spodní nádrži.
Při nízkém příkonu elektrárny je v té době voda čerpána do horní nádrže čerpadly. Během špičkových hodin, kdy je elektrárna nucena dodávat vysoký výkon do sítě, je voda z horní nádrže odváděna přes turbínu hydrogenerátoru, čímž se generuje zvýšený výkon.
V Německu se vyvíjejí projekty tohoto typu hydroakumulátorů pro jejich následnou montáž v místech starých uhelných dolů i na dně oceánu v kulových skladech speciálně vytvořených pro tento účel.
Akumulace energie ve formě stlačeného vzduchu
Stejně jako stlačená pružina je stlačený vzduch vstřikovaný do válce schopen ukládat energii v potenciální formě. Technologie byla vyvinuta inženýry po dlouhou dobu, ale nebyla implementována kvůli vysokým nákladům. Ale již velmi vysoké úrovně koncentrace energie jsou dosažitelné při adiabatické kompresi plynu pomocí speciálních kompresorů.
Myšlenka je následující: během normálního provozu pumpuje čerpadlo vzduch do nádrže a během špičkového zatížení se stlačený vzduch uvolňuje z nádrže pod tlakem a roztáčí turbínu generátoru. Podobných systémů je na světě více, jedním z největších vývojářů je kanadská společnost Hydrostar.
Roztavená sůl jako tepelný akumulátor
Solární panely Není to jediný nástroj pro přeměnu sluneční zářivé energie.Sluneční infračervené záření, je-li správně koncentrováno, může zahřívat a tavit sůl a dokonce i kov.
Takto fungují solární věže, kde mnoho reflektorů směruje sluneční energii do solné nádrže namontované na vrcholu věže postavené uprostřed stanice. Roztavená sůl pak uvolňuje teplo do vody, která se mění v páru, která roztáčí turbínu generátoru.
Teplo se tedy před přeměnou na elektřinu nejprve ukládá do tepelného akumulátoru na bázi roztavené soli, tuto technologii zavedli například ve Spojených arabských emirátech. Georgia Tech vyvinula ještě účinnější zařízení pro tepelné skladování roztaveného kovu.
Chemické baterie
Lithiové baterie pro větrné elektrárny — jde o stejnou technologii jako baterie pro smartphony a notebooky, jen takových „baterií“ budou v úložišti pro elektrárnu tisíce. Tato technologie není nová, dnes se používá v USA. Nedávným příkladem takové 4 MWh elektrárny je ta, kterou nedávno postavila Tesla v Austrálii. Stanice je schopna dodat do zátěže maximální výkon 100 MW.
Netěsné chemické akumulátory
Pokud se u běžných baterií elektrody nepohybují, u průtokových baterií fungují jako elektrody nabité kapaliny. Membránovým palivovým článkem se pohybují dvě kapaliny, ve kterých dochází k iontové interakci kapalných elektrod a v článku se generují elektrické náboje různých znaků, aniž by se kapaliny mísily. V článku jsou namontovány stacionární elektrody, které přivádějí takto zatíženou elektrickou energii do zátěže.
V rámci projektu brine4power v Německu se tedy plánuje instalace nádrží s elektrolyty (vanad, slaná voda, roztok chloru nebo zinku) pod zemí a v místních jeskyních bude postavena průtoková baterie o kapacitě 700 MWh. Hlavním cílem projektu je vybalancovat distribuci obnovitelné energie v průběhu dne, aby nedocházelo k výpadkům elektřiny způsobeným nedostatkem větru nebo zataženým počasím.
Super dynamické uložení setrvačníku
Princip je založen na první přeměně elektřiny — ve formě kinetické energie rotace super setrvačníkua v případě potřeby zpět na elektrickou energii (setrvačník roztáčí generátor).
Zpočátku je setrvačník urychlován motorem s nízkým výkonem, dokud spotřeba zátěže nedosáhne špičky, a když zátěž dosáhne špičky, energie uložená v setrvačníku může být dodána s mnohonásobně větším výkonem. Tato technologie nenašla široké průmyslové uplatnění, ale je považována za slibnou pro použití ve výkonných nepřerušitelných zdrojích energie.