Мен 1990 сенеси акъкъында беяз кягъытлар ве техникий листлерни окъумакъ ичюн пек чокъ саатлер сарф эттим.энергияны сакълав. Ве мында мен бойле шейни тюшюнип чыкъардым: бутюн манзара макъалелернинъ чокъусы сеслендиргенинден зияде къарышыкъ ве меракълы.
Эр кес батареялар акъкъында лаф эте. Адалетли -олар шимди эр ерде. Амма энергияны сакълав? Бу даа чокъ буюк лакъырды. Биз дагъ тёпелеринде отургъан ири сув хавузларындан башлап, вакуум камераларында айлангъан маден парчаларына къадар эр шей акъкъында лаф этемиз. Бу технологияларнынъ базылары сизинъ буюк-къартбабаларынъыз балалыкътан берли бар. Дигерлери исе эксериетле лабораторияларда ве PowerPoint презентацияларында бар.
Мен сизни тышарыда асылында не олгъаныны косьтермеге рухсет этинъиз.
Къарт иш аты акъкъында кимсе лаф этмей .
Насослы гидро сакълав. Сербест эшитиле, ойлеми? Чешит юксекликтеки эки сув хавузы, базы турбиналар, сув ашагъы-юкъары акъкъан. Саде физика.
Амма мында бир шей-бу «меракъсыз» технология бутюн дюнья боюнджа бутюн сет-масштабында энергия сакълавынынъ тахминен 95%-ни алып бара. Докъсан-беш файыз. Инсанлар батарея химиясы акъкъында мунакъаша япкъанда ве литий ве натрий акъкъында давалашкъанда, насослы гидро тек тынчлыкънен озь ишини арттаки планда япа.
Къаврайыш деерлик утанчлы дереджеде саде. Электрик энергиясы учуз олгъанда (адети узьре гедже, я да кунеш янгъанда, кунеш батареялары чалышкъан вакъытта) сувны тёпеге чыкъып, сув сакълагъычкъа насоснен айдайсынъ. Фияты юксельгенде я да талап юксельгенде, сен о сувны турбиналардан ашагъы къайтып чапмагъа ёл бересинъ. Семерелилик 70-85% этрафында далгъалана, бу мукеммель дегиль, амма сакълав имкяны пек буюк. Сёз гигаватт-саат энергияны сакълап оладжакъ объектлер акъкъында кете. Мегаватт-саат дегиль. Гигаватт-саат. Буны литий-ионнен япып бакъынъыз.
Эбет, тутмакъ да бар. Сизге джогърафия керек. Сизге эки сув хавузы керек. Сизге догъру юксеклик фаркъы керек. Булардан бирисини Канзаста там оларакъ къурып оламазсынъ. Тек экологик рухсет бермек ичюн йыллар керек ола. Ве эвельден масрафлар? Астрономик акъкъында. Амма оларны къургъан сонъ, бу заводлар 50, 60, базыда 80 йыл чалышалар. Вирджиния штатындаки Бат округининъ объекти 1985 сенесинден берли чалышмакъта ве токътамакъ аляметлери корюнмей.
Сыгъдырылгъан ава: ер асты якъынлашмасы
Сыгъдырылгъан ава энергиясыны сакълав (САЭС) — насослы гидронынъ гъарип къардаш огълудыр. Сувны кочюрмек ерине, сен аваны ер асты къобаларына-туз къуббелерине, эксильген табиий газ кенишликлерине, сув къатламларына, насыл геологик шекилленювлерге расткельсе, сыкъыштырасынъ.
Электрик компрессорлары офф-пик саатлеринде аваны бу ер асты бошлукъларына ойле басымнен итеклейлер ки, тек оларны тюшюнип, къулакъларынъыз патлайджакъ. Кучь керек олгъанда, сыгъдырылгъан ава чыкъып, къызып кете (адет узьре, табиий газнен, бу ешиль олмагъан къысымдыр) ве турбиналардан кече.
Шимди тек эки тиджарет КАЭС заводы чалышмакъта. Эки. Бири Алманияда 1978 сенесинден берли чалышкъан, бириси исе Алабамада 1991 сенесинден берли.Технология чалышмакъта, ачыкътан-ачыкъ. Лякин геологик талаплар къатты, икътисадият да чокъ ерлерде къалемнен язылмагъан. Бунъа бакъмадан, араштырмаджылар сыкъыштырувдан кельген сыджакъны тутып, кене къуллангъан, табиий газгъа олгъан ихтияджны ёкъ этеджек илери вариантлар-адиабатик системалар узеринде чалышмагъа девам этелер. Булар шимдилик эксериетле пилот лейхаларында бар.
Маховиклер: Саф механик дюльберлик
Итираф этем-маховиклер меним севимлимдир. Энергияны айланув арекети оларакъ сакъламакъта бир зарифлик бар.
Маховик системасы, эсас оларакъ, вакуум камера-сында айлангъан агъыр ротордыр, оны магнит подшипниклери асылып, сюртюнювни энъ эксик дереджеге еткизмек кереклер. Электрик кучюнъ артыкъ олгъанда, моторлар маховикни тездже айландыра. Кучь къайтармакъ керек олгъанда, о айланув кутьлеси генераторны айдап кете. Физика темиз, интуитив.
Маховиклер батареялар нефретленген шейлерде юксек севиедедирлер: тез зарядланув-разряд девирлери, омюр девамында миллионларнен девирлер, миллисаниелерде ольчеген анги джевап вакъытлары. Олар сыкълыкъны низамламакъ ичюн пек яхшыдыр-сетнинъ там 60 Гц (я да 50 Гц, яшагъан еринъизге коре) тургъун къалмасы ичюн керек олгъан кичкене, даимаки низамлавлар.
Олар неге уста дегильлер? Энергияны узун вакъыт девамында сакълав. Энъ яхшы магнит подшипниклери ве якъын-мукеммель вакуумлар олгъанда биле, маховиклер вакъыт кечтикче сюртюнювге энергиясыны джойалар. Бир кунь отурмакъны къалдырсанъ, сакълангъан энергиянънынъ эмиетли бир къысмыны джойдынъ. Бир афтагъа къалдырынъыз ве, яхшы, раатсызланманъ.
Демек, маховиклер белли бир нишаны алалар: къыскъа-муддетли, юксек-къуветли къулланмалар. Малюмат меркезлери оларны дизель генераторларынынъ чалышмасы ичюн керек олгъан бир къач саниеде копюр къувети оларакъ къулланалар.Базы транзит системалары токътав энергиясыны маховиклерге къайтаралар ве оны бир къач саниеде учюнджи ралеге къайтарып ташлайлар. НАСА оларнен космик гемилер ичюн ойнады.
Аккумуляторлар: эр кеснинъ асылында къайгъыргъан категориясы
Яхшы, батареялар акъкъында лаф этейик. Электрохимия вариантлары сонъки йылларда патлады, ве догърусыны айтсам, бу къарышыкълыкъкъа чевириле.
Литий-ионлакъырдыда укюм сюре, бунынъ себеби де бар. Юксек энергия сыкълыгъы аз ерде чокъча сакълав демектир. Ярашыкълы девир омюри, хусусан даа янъы химияларнен. Масрафлар кескин тюшти-киби, 2010 сенесинден берли 90% тюшти тюрлю тюшти. Телефонынъыз, ноутбукынъыз, электрик автомобильлеринъиз ве, арткъан сайын, сет сакълав ерлери эписи литий-ионнынъ чешитлеринде чалышалар.
Амма "литий-ион" бир шей дегиль. Бу бир къоранта. Литий демир фосфаты (ЛДФ) даа яхшы хавфсызлыкъ ве узун омюр ичюн бир къач энергия сыкълыгъыны къурбан эте-кобальт ёкъ, бу эм ахлякъий, эм де икътисадий джеэттен муимдир. Чин истисалджылары ЛФП-ге бутюнлей -чыкътылар, шимди исе о, озь устюне ала. Бу арада никель-марганец-кобальт (НМК) бир килограммгъа даа чокъ энергия топлай, бу исе электрик машинасына ляйыкъ диапазон бермеге тырышкъанда муимдир.
Литий-ионнынъ къара тарафы? Термик къачкъан. Бу батареялар зарарлангъан, зияде зарядлангъан я да тек къысметсиз олгъанда, тааджипли шекильде янып ола. Ишлеп чыкъарув энергия-гъа чокъ талап эте. Литий ве кобальт ичюн теминат зынджырларынынъ озь ахлякъий багажы бар. Ве гъайрыдан ишлев инфраструктурасы яхшылашкъанда, сарф этильген батареяларнынъ чокъусы даа полигонларда бите.
Акъым батареялары .бутюнлей башкъа ёнелишни тутмакъ керек. Олар энергияны къатты электродларда сакъламакъ ерине, тышкъы цистерналарда сувлу электролитлерни къулланалар. Даа чокъ энергия къуветини истейсинъизми? Тек даа буюк танклар алынъыз. Кучь ве энергия айырыла, бу исе бутюн дизайн фельсефесини денъиштире.
Ванадийнинъ оксидленюв-къайтарма акъымлы батареялары (ВРФБ) энъ пишкин варианттыр. Олар деерлик эбедий девам этелер-биз 15 бинъден 20 бинъгедже девир акъкъында лаф этемиз, бельки де даа чокъ. Терен акъызмадан деградация ёкъ. Электролит эскирмей; о, тек ульке стеки ичинде огге-арткъа шлош эте. Йигирми-беш йылдан сонъ электролитни сувсызландырып, башкъа ерге ёллап, оны къулланмакъны девам этмек мумкюн.
Лякин акъынты батареялары ири ола. Алчакъ энергия сыкълыгъы оларнынъ автомобиль я да ташымал къулланмалар ичюн ич бир манасы олмагъаныны анълата. Ванадий де учуз дегиль. Аякъ изининъ эмиети олмагъан, узун омюрнинъ эмиетли олгъан сетка-масштаблы сакълав ичюн? Олар озьлерине джельп этелер.
Къуршун-экшилиги- бу оригиналь зарядлангъан батарея, эсас оларакъ 1859 сенесинден берли денъишмеген.Сизнинъ машинаны бирден башлай. Олар учуз, яхшы-анълангъан ве 98% гъайрыдан ишлетиле биле. Амма девирнинъ омюри орта, энергия сыкълыгъы зайыф, олар агъыр. Сеть къулланмалары ичюн оларны чокътан-чокъ денъиштирдилер, амма олар даа эр шейден зияде масрафлар муим олгъан запас энергия системаларында укюм сюрелер.
Натрий-ионянъы кельген адам джиддий дикъкъаткъа ляйыкъ ола. Натрий эр ерде-там манада денъиз сувунда-бойлеликнен теминат зынджыры акъкъында къайгъырувлар эсас оларакъ гъайып ола. Ишлеп чыкъарув джерьянында литий-ионлы заводнынъ мевджут донатмаларыны кене къулланмакъ мумкюн. Иш ренки даа литий-ион севиесинде дегиль, амма о, аралыкъны тез къапатмакъта. CATL 2023 сенеси кутьлевий истисалны башлады.Беш йыл ичинде натрий-ион тургъун сакълав ичюн джиддий базар пайыны ойып чыкъара биле.
Айтмакъ кереким .никель-кадмий(кадмий зеэрли олса да, АБ оны сынъырласа да, базы санайы къулланмаларында даа къулланыла),никель-маден гидрид(литийге кетмезден эвельки «Приус»ны хатырлайсынъмы?), венатрий-кюкюрт(2000-инджи сенелери япон ширкетлери пек итеген юксек-араретли системалар). Амма бу ерде мен тек оларны джедвелге къоймакъ ичюн шейлерни джедвелге къоям. Амелий акъикъат шунда ки, литий-ион ве акъынты батареялары арекет олгъан ерде, натрий-ион тез чыкъып келе.
Иссилик сакълавы: Аккумулятор киби иссилик
Мына, дикъкъаткъа ляйыкъ олмагъан бир категория: энергияны сыджакъ (я да сувукъ) шеклинде сакълав.
Ириген тузны сакъламакъ ичюн .- бу концентрациялангъан кунеш электростанциялары геджелери насыл чалышкъаныны косьтере. Кузьгюлер кунеш нурларыны къуллеге джельп этип, ириген тузны 500— 600 градускъадже къыздыралар . О туз изоляциялы цистерналарда сакълана, электрик керек олгъанда, оны був япмакъ ве турбина чалыштырмакъ ичюн къулланасынъ. Испаниядаки «Гемасоляр» заводы кунеш баткъан сонъ 15 саат девамында электрик энергиясыны чыкъара биле. Невада штатындаки «Кресент-Дюнс» 10 саат девамында несиль чыкъармакъ ичюн етерли сыджакъны сакълай.
Ириген тузнынъ салкъын тарафы шунда ки, сыджакъны сакъламакъ учуздыр. Бир кВт-саат батареялардан чокъ учуз. Не-салкъын шей - бу тёгерек-сеяат эффективлиги-сен сыджакътан электрикке ве кери чевирювде чокъ шей джойасынъ.
Буз сакълав ери .- вакъыт-кочювининъ термик эквивалентидир. Тиджарет биналарында электрик энергиясы алчакъ олгъанда, бир гедже сувны бузлата, сонъра куньдюзки энъ чокъ чалышкъан вакъытларда о бузны кондиционернен темин этмек ичюн къулланалар. О, гъамлы дегиль, амма озь ишини япа. Дисней дюньясы оны къуллана. Сыджакъ ерлердеки чокъ офис биналарында оны къулланалар. Сен, эсас оларакъ, сувутув талабы ичюн батарея оларакъ бузны къулланасынъ.
Даа янъы анъламлар да бар:Карно батареялары .электрик энергиясыны иссилик оларакъ сакълап, оны иссилик двигателлери ярдымынен кери чевирген, электрик къыздырувыны вакъыт-денъиштирген сыджакъ сув цистерналары, бутюн мааллелерде мевсимий иссилик сакълавы. Термик алем тааджипли дереджеде терендир.
Гидроген: джойлкард
Гидроген энергиясыны сакълавнынъ эеджанлы тарафдарлары ве къатты тенкъидчилери бар, догърусыны айтсам, экисининъ де озь фикирлери бар.
Мураджаат адий: сувны водород ве оксигенге больмек ичюн артыкъча янъылангъан электрик энергиясыны къулланынъыз (электролиз). Гидрогенни сакъламакъ керек. Кучь керек олгъанда, оны якъыджы элементтен кечиринъиз я да турбинада якъынъыз. Гидроген пек узун муддетлерде-афталар, айлар, атта мевсимлер девамында буюк микъдарда энергия сакълап ола.
Тенкъид де айны дереджеде саде: тёгерек-сеяатнынъ семерелилиги къоркъунчлы. Электролизде 30% джойасынъ. Сыгъдырувда я да сувландырувда сен даа чокъ джойасынъ. Электрик энергиясына къайтып чевирмекни даа чокъ джойасынъ. Сонъунда-сонъундан-сонъунадже, сен озь ильк энергиянънынъ 30-40%-ни къайтарып ала билесинъ. Буны литий-ион ичюн 85-90% иле тенъештиринъиз.
Демек, водород не вакъыт мантыкълы ола? Акъикъатен массавий микъдарда энергияны узун вакъыт девамында сакъламакъ керек олгъанда. Юксек сыджакълыкъкъа мухтадж олгъан санайы джерьянларыны декарбонизация япкъанда. Узакъ ёлларгъа ташып оладжакъ энергия ташыйыджысы керек олгъанда. Башкъа вариантлар там манада ишни япып оламагъан вакъытта.
Алмания гидрогенге буюк ставка къойды. Япония да ойле. Австралия Асиягъа ешиль гидроген ёлламакъ ичюн экспорт инфраструктурасыны къура. Бу ставка озь файдасыны кетиреджекми, бу батареяларнынъ яхшылашкъанындан тездже тюшкен масрафларгъа багълыдыр-ве батареяларнынъ тез яхшылашкъанына багълы.
Ультра-Къыскъа-Муддетли шейлер
Суперконденсаторлар .энергияны электрохимик ёлнен дегиль де, электростатик ёлнен сакъламакъ. Олар деерлик бир аньде зарядлана ве бошатыла билелер, миллионларнен девирлерни кечирелер ве кулюнчли кучь сыкълыгъыны темин этелер. Оларнынъ япып оламагъан шейи — чокъ энергия топламакъ. Геми контейнери колеминдеки суперконденсатор банкасында чемодан колеминдеки батареяда не бар олса, оны сакълап ола.
Оларнынъ татлы ери ультра-къыскъа патлавлардыр: транзит системаларында регенератив тормозлав, янъылангъан монтажларда кучь еткизювни тегизлемек, батареялар озь ерине кирмезден эвель ИБП-ге керек олгъан кучьнинъ -саниедеки къысмыны теминлемек.
Ашыры кечириджи магнит энергиясыны сакълав .(СМЭС) даа да экзотиктир. Энергияны криоген арареткедже сувутылгъан зияде кечириджи катушкалар ярдымынен яратылгъан магнит мейданында сакъла. Якъын-анлы джевап, деградация ёкъ, эсас оларакъ сонъсуз девир омюри. Амма зияде кечириджи араретлерни сакълап къалмакънынъ масрафлары ве муреккеплиги ниша къулланмаларында СМЭСни сакълап къалды-чокъусы ярымкечириджи заводлар ве атта бир аньлик кергинликнинъ тюшюви миллионларгъа тургъан дигер объектлер ичюн кучь кейфиетини.
Гравитацион сакълав: янъы эски гъае
Даа бир категорияны къайд этмеге ляйыкъ: гравитацион-эсасындаки, гидро насоснен чалышмагъан системалар.
Энергия анбарыири бетон блокларны джыйгъан ве чыкъаргъан кран системаларыны къура. Энергия учуз олгъанда блокларны котеринъиз, кучь керек олгъанда генераторлар ярдымынен тюшюринъиз. О, сувсыз насослы гидро, асылында.
Башкъа ширкетлер ташлангъан шахталарны араштыралар-валдан ашагъы агъырлыкъларны тюшюрмек, оларны кене юкъарыгъа котермек. Я да макъсат-къурулгъан къуллелери. Я да атта эгильген ёлларда къаялар юкленген демирёл вагонларыны къаплап алгъан анъламлар.
Жюри булар икътисадий джеэттен ярыш эте биледжекми, ёкъмы, бу меселеде даа чыкъмай. Гравитацион сакълавнынъ энергия сыкълыгъы табиий оларакъ алчакътыр-маналы энергияны сакъламакъ ичюн чокъ масса ве юксеклик керек. Амма тарафдарлары, учуз материаллар (бетон, чамур) ве адий механика къулланмакъ узун-муддетли къулланувлар ичюн батареяларны енъе биледжегини иддиа этелер.
Демек, асылында не муим?
Эгер сиз бу къадар окъугъан олсанъыз, бельки де, бойле суаль пейда ола биле: къайсы технология гъалебе къазана?
Янълыш суаль.
Энергия сакълавы гъалип дегиль-алмакъ-бутюн базар. Чешит технологиялар девамлылыкъкъа, джевап вакътына, ерлешкен ерге, масрафлар къурулышына ве къулланувгъа коре чешит нишаларгъа келише.
Сыкълыкъны миллисаниелерде низамламакъ керекми? Маховиклер я да батареялар. Кунеш станциясы ичюн дёрт саат запас керекми? Литий-ион я да акъым батареялары. Мевсимий янъылангъан артыкъчалыкъны кочюрмек керекми? Бельки де, гидроген, я да джогърафик имкян берсе, насослы гидро. Талапнынъ энъ юксек севиеси вакътында бинанынъ сувутылмасы керекми? Буз сакълав.
Келеджекнинъ сетлери бир сакълав технологиясынен чалышмайджакъ. О, андан джевап бермек ичюн бир къач технологиялы-суперконденсаторларны, дакъкъалардан саатлергедже батареяларны, эр куньки велосипед чалышмакъ ичюн насослы гидроны, узун муддетли гидрогенни я да термикни къатлайджакъ. Муддет спектриндеки эр бир ер, бельки де, о конкрет къулланув ичюн энъ яхшы икътисадиятны теклиф этеджек эр бир технологиянен толдурыладжакъ.
Эеджанлы тараф шунда ки, бу категорияларнынъ деерлик эписи боюнджа масрафлар тюше. Литий-ион батареяларынынъ фияты юксельди. Электролизаторлар да бойле огренюв эгриси боюнджа кетелер. Акъынтылы батареялар чыкъарув ольчюси арта. Атта насослы гидро къапалы-цикл системалары ве ер асты сув хавузларынен янъылыкълар коре.
Он йыл эвельси буларнынъ ич бириси ольчюде икътисадий джеэттен уйгъун корюнмей эди. Шимди? Сакълав энергетика саасында энъ тез-оськен сегменттир.