Иллюстрация tesla.com

 

Пока главный визионер современности - Илон Маск - строит невероятные планы по развитию современности и громогласно обещает изменить мир к лучшему, инженеры со всего мира без громких заявлений развивают инновационные технологии и воплощают мечты и планы техногения в жизнь. Агентство Bloomberg изучило проекты, которым суждено превратить мечту Илона Маска об изменении мира в реальность намного раньше, чем это сделает он.

Как сообщает Bloomberg, к 2024 году инвесторы потратят большую часть средств, а именно $44 млрд, на развитие технологии аккумуляторных батарей, в том числе литиевых (используют в мобильных телефонах и электрокарах - прим ред.). Проблема заключается в том, что эта технология не является универсальной. А использование лития наносит крупный ущерб окружающей среде.

К примеру, Tesla и General Motors уже успели обвинить в массовом убийстве фламинго в Чили. Известно, что Tesla и General Motors вели переговоры с чилийскими поставщиками относительно добычи лития. Для того, чтобы предложить контракты Tesla и General Motors, две чилийские горнодобывающие компании начали добычу лития, откачав при этом воду в местности, которая является природной средой обитания фламинго. Птицы чувствительны к уровню содержания соли в воде и осушение местности привело к повышению их смертности.

Ещё одной проблемой литиевых батареек является разрядка. С годами, литий-ионный аккумулятор, который когда-то питал ваши устройства в течение нескольких часов (и даже дней!) постепенно теряет свою способность удерживать заряд. Они не могут заряжаться солнечной энергией летом и использовать её зимой.

 


Фото depositphotos

 

"Нам понадобится множество различных решений для сохранения энергии", - говорит Майкл Либрих, основатель аналитического отдела Bloomberg New energy Finance. "Если солнце у вас не светит зимой, вы серьёзно будете покупать батарейку, заряжать её один раз летом и один раз использовать зимой? Не думаю. Нельзя рассматривать батарейки как единственное верное решение".

Технологии по сохранению энергии важны для развития ветровых и солнечных технологий и борьбе с загрязнением окружающей среды, чтобы позволить сохранить выработанную энергию для будущего потребления. Так же, как морозильная технология изменила способ хранения еды в 20м веке, возможность хранить энергию даст потребителям энергии гибкость по тому, когда использовать производимую энергию - сокращая число крупных электростанций по всему миру.

Вот несколько примеров технологий по сохранению энергии, которые отходят от привычных литий-ионных батареек:

1. Гидроэлектроэнергия

Задолго до батареек, электричество проходило через станции, которые закачивали воду в резервуар и выпускали её через турбины, когда это было необходимо. Подобная модель достаточно долговечна для сохранения солнечной энергии, полученной летом для последующего применения зимой. Гидроэлектроэнергия - самая старая технология по сохранению энергии.

По аналогии с гидроэлектростанциями, сейчас развивается технология "лагунных" электростанций". Их идея основана на том, что в этих местах приливы и отливы имеют самые большие относительные высоты в мире. Инженеры разработали для «лагун» систему, похожую по принципу действия на шлюзовые ворота. Когда идет прилив, эти ворота закрыты, и вода поднимается снаружи стенки лагуны.

В период, когда уровень воды снаружи лагуны достигает максимума, ворота открываются, и вода вращает турбины, заполняя пространство внутри лагуны. Когда начинается отлив, ворота закрываются, чтобы задержать воду внутри лагуны. В момент самой низкой воды ворота открываются вновь, чтобы использовать энергию потоков, стремящихся наружу.

 

 

 

2. Поезда ARES

Прототип железной дороги, которая способна производить экологичную электроэнергию, построили в Калифорнии. Уникальная технология, получившая название ARES (Advanced Rail Energy Storage) представляет собой систему хранения энергии с применением тепловозов.

С помощью инновационной технологии, электродвигатели получают энергию из непостоянных источников, к примеру, солнечного света или ветра. В процессе движения в гору, электродвигатели используют полученную энергию. При этом потребность состава в электричестве низкая, накапливается потенциальная энергия. После того, как внешние источники энергии исчезают (к примеру, отсутствует ветер, либо солнце село), состав катится вниз, вырабатывая электроэнергию.

Независимость технологии от использования воды делает ее идеальной для использования в регионах, где в течение года царит засуха. Кроме того, негативное влияние на окружающую среду практически отсутствует – в процессе работы вредные вещества не поступают в атмосферу, для эксплуатации не используется вредное для экологии топливо, вода и ценные природные ресурсы не расходуются.

По сути, генератор ARES представляет собой аналог системы аккумуляторных батарей, однако новая система имеет неоспоримое преимущество – синхронизация с электросетью. Надежное соединение аппаратов с переменным напряжением обеспечивается при помощи контрольного кабеля.

По словам разработчиков, инновационная система работает намного быстрее гидроаккумулирующих установок. Также ARES имеет КПД выше, чем аккумуляторные батареи, а ее жизненный цикл обладает низкой стоимостью. Время, на протяжении которого система может непрерывно вырабатывать электричество, составляет 8 часов.

Реализация проекта, при этом, намечена уже на второй квартал 2017 года. А срок беспрерывной работы, по заверениям создателей, составит не менее 40 лет.

 

 

3. Подводные шарики

Оригинальное, эффективное, долговечное и недорогое решение для хранения избыточно запасаемой энергии предложила канадская компания Hydrostor.

Для поддерживания постоянного уровня поставляемой электроэнергии и хранения накапливаемой избыточной энергии сотрудники компании Hydrostor предложили использовать совершенно новую простую и эффективную технологию. Избыточная энергия, которая вырабатывается благодаря ВИЭ преобразуется наземной компрессорной станцией в энергию сжатого воздуха, который закачивается в подводные шары, размещаемые группами в близлежащем водоеме.

Шары, соединенные с компрессорной станцией при помощи системы подземных и частично подводных труб, в моменты, когда энергия вырабатывается с избытком, заполняются сжатым воздухом, выступая в роли накопителей. По мере частичного или полного падения уровня вырабатываемой энергии избыточное давление сжатого воздуха в шарах «перераспределяется» в обратном направлении, заставляя вращаться турбину генератора наземной станции. Таким образом, вся система постоянно находится в режиме «автобалансировки», просто и изящно решая поставленную задачу, а потребитель получает электроэнергию со стабильными характеристиками.

Окончательная стоимость реализации проекта пока не оговаривается, но, как утверждают в компании, установка Hydrostor Underwater-CAES будет вдвое дешевле самых передовых хранилищ, созданных на базе литий-ионных аккумуляторов. При этом приятным бонусом оказывается долговечность системы, вдвое превышающая предполагаемое время ее эксплуатации.

Если пилотный проект себя полностью оправдает, то уже в 2016 году компания планирует сдать в эксплуатацию еще одно подводное энергохранилище большей мощности. При соблюдении технологии монтажа и эксплуатации минимальный гарантийный срок систем типа Underwater-CAES, как отмечает производитель, составит 10 лет и с большой долей вероятности может быть увеличен до 20 лет.

 

 

4. Газ

Компания Audi открыла в Дрездене новый экспериментальный завод, на котором производится дизельное топливо, добытое из воды и диоксида углерода (углекислый газ) при помощи электричества, также производимого без нанесения вреда окружающей среде. В настоящее время предприятие способно производить примерно 160 литров «энергонесущей жидкости» в день, 80% которой может быть преобразовано в синтетическое дизельное топливо.

А Немецкая Siemens открыла крупнейший в мире завода по генерации водорода из избыточной энергии, которая будет поступать преимущественно с ветряных электростанций. Как заявили инженеры Siemens, новый завод по генерации водорода будет прекрасным способом преобразовать и сохранить избыточную электроэнергию, которая вырабатывается из возобновляемых источников энергии, ветряных и солнечных электростанциях, в особо ветряные и солнечные дни, и когда её потребление меньше, чем генерация.

 

 

5. Маховик

Маховики в принципе не похожи на обычную батарейку. Скорее, они напоминают крутящийся барабан, сохраняющий кинетическую энергию таким образом, чтобы её можно было перевести в электричество. Энергия используется для того, чтобы колесо начало крутиться. Затем, когда существует нехватка энергии, маховик крутить мотор, вырабатывающий электричество. Оно может вырабатываться как короткими, так и длинными периодами времени.

Исследовательский институт по техническому развитию, разработчик железнодорожных технологий в Токио, работает над проектом маховика, который использует сверхпроводящие магнитные излучения, позволяющие колесу крутиться с меньшим трением.

Институт разрабатывает данную технологию совместно с Furukawa Electric и Mirapra Co. Испытания проходят на полигоне Yamanashi Test Line.

 

 

Анимации Bloomberg