Накопичення енергії: відмінності між версіями

'''Накопичення енергії''' — нагромадження, [[акумуляція]] енергії для її подальшого використання. [[Пристрій]], що зберігає енергію, зазвичай називають [[Акумулятор|акумулятором]] або батареєю. Типовим прикладом пристрою накопичення енергії (енергонакопичувача) є [[Електричний акумулятор|акумуляторна батарея]], в якій тривалий час зберігається хімічна енергія, що легко перетворюється на електрику для роботи мобільного телефону. Менш очевидний приклад — [[гідроелектростанція]]: вода в резервуарі виступає в якості джерела [[Потенціальна енергія|потенціальної енергії]] гравітації. Викопні види палива, такі як [[вугілля]], [[нафта]] і [[газ]], також є накопичувачами енергії, отриманої у свій час від сонячного світла живими організмами, які з часом і перетворилися на ці види палива.

У двадцятому столітті електрика вироблялосявироблялася, перш за всенасамперед, за рахунок спалювання викопного палива. Проблеми з транспортуванням енергії, забрудненням повітря і глобальним потеплінням привели до зростання використання поновлюваних джерел енергії — таких, як [[сонячна енергія]] та енергія вітру. Енергія вітру залежить від кліматичних умов і погоди. Сонячна енергія залежить від географічного положення, хмарного покриву. Вона доступна тільки в денний час, в той час, якнатомість попит часто досягає піку після заходу сонця. Інтерес до накопичення енергії з цих джерел зростає, оскільки саме вони останнім часом генерують все більшу частину світового енерговиробництва.

Гідроелектростанції з водосховищами можуть експлуатуватисязастосовуватися для забезпечення [[Електрична енергія|електроенергією]] в періоди пікового попиту. Вода зберігається в [[резервуар]]і в періоди низької потреби і вивільняється за високої потреби. Ефект аналогічнийподібний накопиченню з перекачуванням, але без супутніх витрат. Хоча гідроелектростанція безпосередньо не накопичує енергію з інших джерел, вона поводиться еквівалентно, знижуючи вироблення в період надлишку електроенергії, отриманої з інших джерел. В цьому режимі [[Гребля|греблі]] є однією з найбільш ефективних форм акумулювання енергії, оскільки змінюються тільки терміни її генерування. Гідроелектричні турбіни мають час запуску порядку декількох хвилин<ref>{{Книга-ру|автор=Robert A. Huggins|заглавие=Energy Storage|ссылка=https://books.google.ru/books?id=Nn5y9gQeIlwC&pg=PA60&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false|издательство=Springer Science & Business Media|год=2010-09-01|страниц=424|isbn=9781441910233}}</ref>.

Низкою дослідників як еноргонакопичувач був запропонований [[алюміній]]. [[Електрохімічний еквівалент]] алюмінію майже в чотири рази більший, ніж у літію. Енергія може вилучатись з алюмінію шляхом його взаємодії з водою з утворенням водню. Однак для реакції з водою алюміній повинен бути відділений від його природного оксидного шару. Це процес, який вимагає подрібнення, а також хімічних реакцій з їдкими речовинами або сплавами. Побічним продуктом реакції з утворенням водню є [[оксид алюмінію]], який може бути перероблений назад в алюміній у рамках {{Нп|Процес Голла-Герулта|процесу Голла-Герулта|en|Hall–Héroult process}}, роблячи реакцію теоретично відновлюваною. Якщо процес Голла-Герулта запускається з використанням сонячної або вітрової енергії, алюміній може використовуватисязастосовуватися для зберігання енергії, причому у такого процесу ефективність вища, ніж у прямого сонячного електролізу<ref>{{Cite web|url=http://www.aluminum-production.com/important_figures.html|title=Current Efficiency, Specific Energy Consumption, Net Carbon Consumption - The Aluminum Smelting Process|publisher=www.aluminum-production.com|accessdate=2019-03-16}}</ref>.

Конденсатор&nbsp;— це [[Пасивний фільтр|пасивний]] двополюсний [[Електронні компоненти|електричний компонент]], який використовується для електростатичного накопичення енергії. На практиці конденсатори сильно розрізняються, але всі вони містять, щонайменше, два [[Провідник|електричних провідники]] (обкладки), розділені [[Діелектрики|діелектриком]] (ізолятором). Конденсатор може зберігати електричну енергію, коли він відключенийвід'єднаний від зарядного кола, тому його можна використовувати як тимчасову [[Батарея (електрика)|батарею]] або як інші види [[Електричний акумулятор|перезаряджуваних систем накопичення енергії]]. Конденсатори зазвичай використовуються в електронних пристроях для підтримки живлення під час заміни батарей (це запобігає втраті інформації в енергозалежній пам'яті). В середньому конденсатори мають густину енергії менше 360 Дж/кг, у той час якводночас у звичайної [[Лужна батарейка|лужної батареї]] цей параметр становить близько 590 кДж/кг.

Надпровідний індуктивний накопичувач (НПІН) зберігає енергію в [[Магнітне поле|магнітному полі]], створюваному потоком [[Постійний струм|постійного струму]] в надпровідній [[Котушка індуктивності|котушці]], яка була охолоджена до температури нижче її [[Надпровідність|критичної температури надпровідності]]. Типова система НПІН включаєпередбачає надпровідну котушку, систему кондиціонування та холодильник. ЯкТільки тількино надпровідна котушка заряджена, струм не розпадається, і магнітна енергія може зберігатися нескінченно довго.

Накопичена енергія може бути передана в мережу шляхом розряджання котушки. Відповідний інвертор/випрямляч забезпечує приблизно 2-3&nbsp;% втрат енергії в кожному напрямку. НПІН втрачає найменшу кількість [[Електрична енергія|електроенергії]] у процесіході накопичення енергії, порівняно з іншими методами зберігання енергії.

Очікується, що накопичення енергії в домашніх умовах стане все більш поширеним явищем, враховуючи зростання важливості розподіленого виробництва поновлюваних джерел енергії (особливо фотоелектричних) і значну частку споживання енергії в житлових будинках<ref name=":0">{{Cite web|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261916307784?via=ihub|title=Lead–acid batteries coupled with photovoltaics for increased electricity self-sufficiency in households|last=|website=|date=|publisher=www.sciencedirect.com|accessdate=2019-03-16}}</ref>. Щоб підвищити самозабезпеченість (самостійність) на 40&nbsp;% у будинку, обладнаному фотоелектричними приладами, необхідне накопичення енергії. Деякі виробники виробляють акумуляторні батареї для зберігання енергії, як правило, для утримання надлишкової енергії сонячної/вітрової генерації. Сьогодні для зберігання енергії в домашніх умовах літій-іонні акумулятори кращі відза свинцево-кислотнихкислотні, враховуючи їх аналогічну вартість, але значно вищу продуктивність<ref>{{Cite web|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261917303495?via=ihub|title=Photovoltaic self-sufficiency of Belgian households using lithium-ion batteries, and its impact on the grid|last=|website=|date=|publisher=www.sciencedirect.com|accessdate=2019-03-16}}</ref>.

Ще один просунутий метод, який використовувався в колишньому {{Нп|Сонячний проєкт|проекті Solar Two|en|The Solar Project}} в Сполучених Штатах і {{Нп|Gemasolar (електростанція)|Solar Tres Power Tower|en|Gemasolar Thermosolar Plant}} в [[Іспанія|Іспанії]], використовуєзастосовує розплавлену сіль для зберігання теплової енергії, одержуваної від Сонця, а потім перетворює її і віддає у вигляді електричної енергії. Система перекачує розплавлену сіль черезкрізь вежу або інші спеціальні трубопроводи, які нагріваються сонцем. Ізольовані резервуари зберігають розчин. Електрика виробляється шляхом перетворення води на пару, яка подається в турбіни.

З появою і застосуванням рекуперації (повернення виробленої електроенергії вдо мережумережі) потреба в енергоакумуляторах відпала або втрачає свою актуальність.