​

Оскільки країни переходять з копалин на чисту енергію, їм потрібна нова система резервного зберігання.

Після багаторічного розвитку та виробництва вітряних турбін та сонячних панелей на ККД яких припадає 15 відсотків електроенергії у світі ( згідно з Міжнародним енергетичним агентством), деякі компанії розуміють, що частина цієї енергії витрачається марно, тому що вони не можуть її зберігати.

Енергетичні компанії експериментують з новими способами збереження цієї чистої електрики, від накопичення тепла в чанах з піском до надвеликих літій-іонних акумуляторів.

Hokkaido Electric Power Network (HEPCO Network) розгортає проточні батареї, новий тип батарей, які зберігають енергію у баках із металевою рідиною.

​

Незважаючи на очевидні переваги, така технологія ще на старті зіштовхнулася з масою проблем: це і високі початкові витрати, і складності з наявністю головного компонента металу - ванадія, оскільки Китай і Росія домінують на ринку. (Деякі стартапи з виробництва проточних батарей намагаються повністю обійти проблему нестачі ванадія, використовуючи інші матеріали.) Ванадій, метал, який робить проточні батареї довговічними та простими в обслуговуванні.

Група експертів, яка вивчає та просуває зелену енергію, стверджує, що такі електростанції майбутнього замість того, щоб зберігати вугілля та газ поряд з котлами або турбінами внутрішнього згоряння, будуть використовувати електрони для зберігання енергії всередині батарей.

​

Сучасний енергетичний світ вкрай нестабільний і щоб бути впевненими, що електроенергії виробляється достатньо, енергетичні компанії покладаються на електростанції, які називають «піковими станціями». Вони отримали свою назву тому, що працюють тільки тоді, коли споживання електроенергії досягає піку — наприклад, у дуже спекотний день, коли всі одночасно включають кондиціонери.

​

Пікові електростанції, як правило, старі, менш ефективні і забруднюють довкілля більше, ніж інші. Більшість часу вони простоюють. Але у разі надзвичайної ситуації вони скидають паливо, зазвичай природний газ, у свої турбіни внутрішнього згоряння, щоб швидко виробляти електроенергію. Це забезпечує безперебійну подачу електроенергії в будинки, підприємства та на фабрики, але також забруднює повітря.

Вітрові турбіни та сонячні панелі не забруднюють довкілля, але вони не можуть виробляти більше електроенергії на вимогу. Вони виробляють лише стільки енергії, скільки дають сонце та вітер, а це змінюється протягом дня чи року залежно від погоди.

​

Один із способів згладити ці нерівності - використовувати батареї для зберігання відновлюваної енергії, коли її багато, і використовувати її пізніше, коли її стане недостатньо.

​

Енергія, що міститься в батареях, аналогічна енергії в балонах з газом, що стоять поряд з турбіною внутрішнього згоряння і чекають свого часу, - за винятком того, що батареї можуть виробляти електроенергію навіть швидше, ніж газова турбіна може набрати потужність, і вони не забруднюють атмосферу газом.

​

Деякі міста вже будують акумуляторні ферми в регіонах, де багато вітрової та сонячної енергії, наприклад у Каліфорнії та Техасі. Досі більшість цих акумуляторів — літій-іонні, та оскільки вони вже виробляються у великих кількостях для інших галузей, вони стали стандартним варіантом для енергетичних компаній.

​

Комунальні служби мають інший набір пріоритетів: їм потрібно зберігати в мільйони разів більше енергії, для забезпечення клієнтів відновлюваною енергією. ( тому потрібні потужніші батареї )

​

Всередині великого двоповерхового складу HEPCO Network зберігає електроенергію у 130 блискучих сталевих та пластикових резервуарах. Вони можуть накопичувати достатньо енергії, щоб забезпечити електроенергією понад 27 000 будинків протягом чотирьох годин.

​

Кожен резервуар об'ємом 10 000 галонів містить крихітні частинки металевого ванадію, що плавають у воді. Цей металевий суп є ключем до накопичення енергії у величезних кількостях.

Ванадій – це елемент, який змінює форму. Якщо ви додаєте або видаляєте електрони з його атомів, електричний заряд елемента стане більш позитивним або негативним, а здатність ванадію змінювати свій заряд це те, що робить його таким корисним в батареї.

​

Ось як це працює:

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

В одному резервуарі знаходиться ванадій з більш позитивним зарядом, а в іншому резервуарі - ванадій з більш негативним зарядом. Ванадій протікає через кожен осередок батареї по обидва боки мембрани - ось чому така батарея називається проточною.

Коли необхідно зарядити батареї, використовується енергія вітряних турбін для переміщення електронів з позитивної сторони мембрани на негативну, що створює дисбаланс: тепер у негативному резервуарі зосереджено набагато більше електронів, ніж у позитивному, і вони знову рівномірно розподіляються.

​

Коли необхідно використовувати енергію, що зберігається всередині батарей, необхідно дозволити електронам текти у зворотному напрямку. Їхній рух створює електричний струм, який може живити дома та підприємства.

​

Проточні батареї розроблені для використання в велетенських резервуарів, які можуть зберігати багато енергії протягом тривалого часу. Щоб збільшити їхню ємність зберігання, все, що вам потрібно зробити, це побудувати більший резервуар і додати більше ванадію. Це велика перевага: на відміну від цього немає простого способу відрегулювати ємність зберігання літій-іонної батареї - якщо вам потрібно більше зберігання, вам доведеться побудувати абсолютно нову батарею.

​

Проточні батареї на робочих установках розраховані на зберігання енергії протягом чотирьох годин використання, що можна порівняти з літій-іонними батареями. Але інженери заявляють, що майбутні проекти будуть націлені на подвоєння цієї тривалості та прослужать 20 років, і при цьому ванадій усередині може бути повторно використаний у майбутніх батареях.

За даними Міжнародного енергетичного агентства, протягом наступних шести років комунальним підприємствам доведеться побудувати в 35 разів більше батарей, ніж сьогодні, щоб поглинути всю додаткову відновлювану енергію, яка з'явиться в мережі.

​

Суть цього будівництва батарей можна побачити біля узбережжя Хоккайдо.

​

ДЖЕРЕЛО:  За даними Міжнародного енергетичного агентства 

​