Z analiz wykonanych przez amerykańskie Rocky Mountain Institute, HOMER Energy oraz CohnReznick Think Energy wynika, że w ciągu 10 lat (od marca 2014) urządzenia do magazynowania energii i fotowoltaiki potanieją na tyle, że będzie opłacalne odłączenie się od sieci i wytwarzanie energii we własnym zakresie - link >>. Średnia cena energii elektrycznej dla odbiorcy detalicznego w USA w lutym 2014 wynosiła 0,12USD/kWh - źródło>>

Według ThinkProgress magazynowanie energii stanie się konkurencyjne cenowo do energii z sieci publicznej przed 2020 rokiem, ponieważ na początku lat dziewięćdziesiątych magazynowanie 1kWh w akumulatorach litowo-jonowych kosztowało 10tys. USD, a w 2018 cena powinna spaść do 100 USD/kWh (badanie z sierpnia 2017).

Cele

Do roku 2020 udział energii odnawialnej w energii zużywanej w Polsce ma wynosić 20%.
Do roku 2050 emisja gazów cieplarnianych ma zostać zmniejszona o 80..95% w stosunku do roku 1990.

Do roku 2050 100% udział energii ze źródeł odnawialnych jest realny i pożądany (według EREC - Europejskiej Rady ds. Energii Odnawialnej i autora tego tekstu).

oraz

W skali makro - właściciele domów jednorodzinnych i wspólnoty mieszkaniowe powinni mieć możliwość odsprzedaży po godziwej cenie energii wytworzonej we własnych źródłach odnawialnych bez konieczności rejestrowania działalności gospodarczej i uzyskiwania koncesji na wytwarzanie.

Pobudzi to przemysł związany z fotowoltaiką. Umożliwi realizację koncepcji domów samowystarczalnych energetycznie. 40% wytworzonej energii zużywają mieszkania.

W skali kontynentalnej - budowa elektrowni słonecznych dużej mocy w Afryce i linii przesyłowych HVDC (super wysokie napęcie stałe) do Europy. Niemcy realizują taki projekt - Desertec - na afrykańskich pustyniach.

Połączenie linii przesyłowych HVDC na terenie Afryki i w Europie (Polska - Niemcy, koncepcja virtech.pl) stworzyłoby potężny pierścień pozwalający na transferowanie energii do tego kraju w którym występuje w danej chwili zwiększone zapotrzebowanie na moc. Farmy wiatrowe włączone do takiego pierścienia mogłyby korzystać z efektu wygładzania. Pierścień rozwiązywałby w dużym stopniu problem magazynowania energii.

Dlaczego musimy magazynować energię?

Odnawialne Źródła Energii (OZE) możemy podzielić na spokojne i niespokojne.

Spokojne to elektrownie:

  • wodne, zmiany ilości wytworzonej energii można w miarę dokładnie przewidzieć z wieloletnim wyprzedzeniem
  • fotowoltaiczne, w nocy produkcja ustaje, następują zmiany w poszczególnych miesiącach, jednak wielkość produkcji można określić z góry na wiele lat
  • biogazowe, produkcja w miarę stała, zależna od dostępności surowca
  • na biomasę, j.w.

Niespokojne:

  • elektrownie wiatrowe (EW), wielkość produkcji ulega zmianom w okresach godzinowych, dobowych, miesięcznych.

Dla przykładu zarejestrowana maksymalna zmiana mocy generowanej przez elektrownie wiatrowe w ciągu 4÷12 godzin w Danii wyniosła prawie 60% mocy zainstalowanej, a w Niemczech aż 80%.

Na wykresie pokazano rozkład generowanej mocy z EW w 2008 roku w Niemczech

 moce EW Niemcy d

W 2030 roku do krajowej sieci zostanie wprowadzone 165 TWh energii w tym 20 TWh z elektrowni wiatrowych, czyli 12,1% całej produkcji energii. (źródło: „Zmiany klimatu: wyzwania dla gospodarki”. Nr 4(listopad)/2009 „Ocena potencjału realizacji celów Pakietu 3X20, w szczególności w aspekcie redukcji emisji za pomocą różnych technologii”, Prof. dr hab. inż. Jan Popczyk).

Z tego wynika że moc efektywna EW w 2030 wyniesie 2,3GW. Można przyjąć że dla złagodzenia efektu niespokojnych OZE potrzebne są moce rezerwowe na poziomie 700MW.

Skompensowanie tak dużych wahań wytworzonej mocy jest możliwe dzięki wykorzystaniu efektu wygładzania, budowie elektrowni szczytowo-pompowych (ESP), elektrowni na sprężone powietrze (CAES), wykorzystaniu akumulatorów ze stopioną solą, wykorzystaniu energii kinetycznej – wirujące koła, oraz współpracy z elektrowniami biogazowymi i na biomasę.

Efekt wygładzania

Zakłada się że na odpowiednio dużym obszarze wiatr zawsze gdzieś wieje. Należy zbudować odpowiednie połączenia transgraniczne, połączyć Europę z Azją i Afryką, porozumieć się z zainteresowanymi krajami i umiejętnie takim systemem zarządzać.

Straty przesyłowe na liniach ultra wysokich napięć prądu stałego UHVDC 800kV wynoszą poniżej 7% na linii o długości 2000 km.

Jednak dla przykładu 11 lipca 2010 prędkości wiatru w Europie i w Afryce wynosiły 9..14km/h = 2,5...3,9 m/s, czyli poniżej prędkości startowej dla farm wiatrowych (5 m/s).

Sprawdzono na internetowej mapy pogody http://pogoda.mapa.info.pl

ESP - Elektrownie Szczytowo Pompowe

Dwa duże zbiorniki wodne położone blisko siebie na różnych poziomach. Elektrownie Szczytowo Pompowe w nocy, kiedy energia jest tania pompują wodę do górnego zbiornika, a w dzień kiedy pojawia się niedobór energii pracują jak elektrownie wodne pobierając wodę z górnego zbiornika. Łączna moc istniejących ESP w Polsce wynosi 1748MW. Czas rozruchu elektrowni wynosi od 1 do 15 min.

Mapka pokazuje lokalizacje działających EW i ESP

Mapa EW ESP

Na fotografiach pokazano ESP Żarnowiec.

PICT2931r2-mPICT2932r2-mPICT2939r2-mPICT2940r2-mPICT2941r2-m 

Fotografie można powielać podając źródło: virtech.pl

CAES - Compressed Air Energy Storage

Nadmiar energii z EW wykorzystywany jest do napędu sprężarek tłoczących powietrze do olbrzymich podziemnych zbiorników. Sprężanie powoduje powstawanie sporych ilości ciepła które powinno być zagospodarowane. Przy niedoborach energii sprężone powietrze służy do napędu turbin i produkcji energii. Czas rozruchu do 10 min, koszt budowy ok. 2 razy niższy niż ESP, sprawność od 18 – 62% zależy od sposobu liczenia. Więcej o CAES zobacz >>

Akumulatory solankowe 

Akumulatory ze stopioną solą - z powodzeniem zastosowane welektrowniach słonecznych CSP w Hiszpanii np. Andasol, w Egipcie, Zjednoczonych Emiratach Arabskich, USA Ivanpah. Część energii cieplnej produkowanej w ciągu dnia przez elektrownię słoneczną jest magazynowana w mieszance stopionej soli składającej się w 60% z azotanu sodu i 40% azotanu potasu. W Andasol 3 pojemność zbiornika wynosi 1010 MWh energii cieplnej. Wykorzystywane są dwa zbiorniki, ciepły i zimny, każdy o wysokości 14m i średnicy 36m. Elektrownia Cerro Dominador budowana w Chile na pustyni Atakama, dzięki solankowym akumulatorom będzie pracowała przez 18 godzin po zachodzie słońca.

Piaskowe akumulatory ciepła

Rodzaj klepsydry. Piasek przesypuje się z górnego "zimnego" zbiornika do dolnego "gorącego". Na przewężeniu jest ogrzewany promieniami słońca. Gdy zajdzie potrzeba - po zachodzie słońca energia jest pobierana ze zbiornika dolnego. Zalety rozwiązania: piasek jest tani i łatwo dostępny, zachowuje się stabilnie do 800°C. Projekt nazywa się Sandstock i jest w trakcie dopracowywania. 

Akumulatory ZEBRA

Odmiana akumulatorów ze stopioną solą przypomina wyglądem akumulatory samochodowe. Aby mogły pracować muszą zostać podgrzane. Pracują w temperaturach od 245°C do 350°C , np. akumulatory ZEBRA. Akumulatory te po naładowaniu i schłodzeniu do temperatury pokojowej mogą przechowywać energię niemal bez strat nawe przez 50 lat a aktywne materiały akumulatora nie starzeją się.

Akumulatory z ciekłą elektrodą 

Akumulatory z elektrodami w postaci ciekłej - elektrody dodatania i ujemna znajdują się w osobnych zbiornikach lub w innym wariancie - we wspólnym zbiorniku. Akumulatory mogą być ładowane tradycyjnie lub elektolit można zatankować na stacji tak jak obecnie paliwo. Trwają intensywne prace nad dopracowaniem tych akumulatorów finansowane przez amerykańską agencję ARPA-E.

Akumulator ciekłometaliczny

Akumulator podczas pracy nagrzewa się do około 500°C. Temperatura jest utrzymywana dzięki izolacji termicznej obudowy.

AkuCieklometald

Elektrody akumulatora i elektrolit występują w postaci płynnej. Ze względu na różną gęstość, elektroda magnezowa pływa na dole zbiornika ze stopioną solą, antymonowa - na górze.

Sprawność baterii akumulatorów przekracza 75%. Po 10000 cykli ładowania pojemność baterii spada o 2%. Komórki akumulatorów łączy się w rdzenie po 200kWh, a te po połączeniu w bloki po 10 rdzeni dają pojemność 2MWh przy 1MW mocy szczytowej. (źródło: thebatteryshow.com, listopad 2014).

Wanadowy akumulator przepływowy

Koszt magazynowania 1kWh obniżono do 300USD. Najnowszy akumulator wanadowy ESP30 o pojemności 200kWh dostarcza moc równą 50kW. Akumulatory można łączyć w bloki do kilku MW.

WanadPrzeplywd

Zastosowano nowy rodzaj elektrolitu. Wanad odzyskiwany jest z lotnych popiołów i odpadów górniczych.

Wanad ani elektrolit nie zużywają się podczas ekslopatacji. Żywotność akumulatorów wynosi nawet 35 lat. Pracują niezawodnie w temperaturach -5..55°C bez potrzeby chłodzenia.

Następna generacja akumulatorów wanadowaych o mocy 250kW będzie dostępna w handlu w połowie 2015r. (źródło: greentechmedia.com, paździenik 2014). Sprawdź w naszej ofercie.

Cynkowo-polijodkowy akumulator przepływowy

Ponad dwukrotnie zwiększono gęstość energii akumulatorów przepływowych. Teoretyczna wydajność nowego elektrolitu wynosi 322Wh/litr. Akumulatory cynkowo-bromkowe osiągają 70Wh/litr, wanadowe 15-25Wh/litr.

Cynkowo polijodkowad

Naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory w Richland opracowali elektrolit cynkowo-polijodkowy którego gęstość energii przewyższa gęstość 233Wh/litr akumulatorów litwowo-jonowych. (źródło: spectrum.ieee.org, marzec 2015).

Oddychająca bateria

Połączenie komórki fotowoltaicznej i akumulatora.

OddychajacaBateriad

Fotografia pokazuje obraz z mikroskopu skaningowego. Na siatce wykonanej z tytanu osadzono nanometrowej wielkości pręciki dwutlenku tytanu. Oczka siatki o średnicy około 200μm wpuszczają do baterii powietrze a pręciki zbierają światło.

Siatka z pręcikami stanowi pierwszą elektrodę urządzenia. Poniżej umieszczono drugą elektrodę którą jest arkusz porowatego węgla i trzecią - płytkę litu. Elektrody oddziela elektolit. Po oświetleniu powstają elektrony które powodują rozkład nadtlenku litu na jony litu i tlen. Tlen jest wydzielany do atmosfery a jony litu pozostają w akumulatorze jako lit metaliczny. Przy rozładowywaniu akumulatora tlen jest pobierany z powietrza.

Profesor Uniwersytetu Stanowego Ohio, Yiying Wu uważa że urządzenie osiągnie trwałość akumulatorów obecnych już na rynku i obniży koszt magazynowania energii słonecznej o 25%.  (źródło:  worldofenergystorage.com, październik 2014).

Akumulatory tradycyjne 

VRLA, FLA, NiCd stosowane do magazynowania energii z modułów fotowoltaicznych i turbin wiatrowych np. w budynkach mieszkalnych. Współpracują z falownikami hybrydowymi i falownikami off-grid 1 i 3-fazowymi. Na uwagę zasługują samochód elektryczny Tesla Model S i mega fabryka akmulatorów tej firmy.

Litowo-jonowe; Singapur, Nanyang Technological University

Superszybkie ładowanie - w ciągu 2 minut do 70% pojemności.

SuperszybkiAku

Wytrzymuje 10 tysięcy cykli ładowania. Żywotność >20 lat. Biegun ujemny akumulatora wykonano z nanorurek połączonych z dwutlenkiem tytanu w formie żelu. (źródło: phys.org, październik 2014).

Litowo-jonowe, nieorganiczne; Alevo, Szwajacaria

Przełomowa technologia magazynowania energii w akumulatorach z nieorganicznym elektrolitem na bazie siarki.

AlevoGridBank

GridBank to kontenerowa bateria akumulatorów o mocy 2MW i pojemności 1MWh. Wytrzymuje 40 tysięcy cykli ładowania bez pogorszenia pojemności. Czas ładowania - 30 minut, praca 24 godziny / 7 dni w tygodniu. GridBankiem zarządza program Alevo Analytics. Produkcja akumulatorów będzie uruchomiona w 2015 roku, pierwsze GridBanki pojawią się na rynku w lipcu 2015. (źródło: greentechmedia.com, październik 2014).

Akumulatory magnezowe; Taiwan, Uniwersytet Narodowy Cheng Kung

Opracowano nowej generacji, przyjazne dla środowiska akumulatory magnezowe. Pojemność nowego akumulatora jest od 8 do 12 razy większa a czas ładowania i rozładowania skrócono pięciokrotnie w stosunku do podobnego litwo-jonowego. Akumulator magnezowy pracuje stabilnie w temperaturach -30 do 55ºC. (źródło: fortmilltimes.com, październik 2014).

Rezerwa wirująca 

Do wykorzystania w ciągu 1 do 10 min. Jest to pracujący bez obciążenia, z dużymi stratami, turbozespół elektrowni który zostaje dociążony gdy zwiększy się zapotrzebowanie na energię. Może ją dostarczać przez co najmniej 2 godziny.

Wirtualna elektrownia 

Polega na tym że wielcy odbiorcy zobowiązują się na żądanie elektrowni do wyłączenia części obciążeń na pewien czas. Powstała w ten sposób nadmiarowa energia kierowana jest do bardziej wymagających konsumentów.

Bardzo interesująca inicjatywa wirtualnej elektrowni działa w ramach Towarzystwa Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych (TRMEW). Towarzystwo skupia właścicieli małych elektrowni wodnych (MEW) i wytworzoną w tych MEW energię sprzedaje jako jeden podmiot. Dysponując sumą mocy różnych elektrowni ma dużą siłę przebicia w negocjacjach przy sprzedaży świadectw pochodzenia 

Koło zamachowe

Niezwykle przyszłościowy sposób magazynowania energii. Odpowiednio duża masa, umieszczona w polu magnetycznym wiruje lub porusza się w tunelu, podobnie jak cząsteczki w wielkim zderzaczu hadronów. Gdy zajdzie potrzeba, energia kinetyczna zostaje zamieniana na elektryczną. Czas dostępu do zgromadzonej energii – natychmiastowy.

Zalety mechanicznego koła:

    • przyjazne dla środowiska
    • długa żywotność

Zwiększenie mocy koła można dokonać poprzez zwiększenie średnicy i prędkości poruszającej się masy.

W 2014 roku w Kanadzie uruchomiono magazyn energii o mocy 2MW zaprojektowany przez NRStor. Pracujące koło wykonane ze stali, osadzone na magnetycznych łożyskach optymalizuje pracę sieci elektroenergetycznej. Gdy w sieci występuje nadmiar mocy, koło obciąża sieć i częstotliwość spada. Przy niedoborze mocy, koło oddaje moc do sieci - częstotliwość wzrasta.

Czytaj więcej o kołach zamachowych >>

Współpraca z elektrowniami biogazowymi 

Niezbędne jest wykonanie odpowiednio pojemnych zbiorników na biogaz. Elektrownie startowałyby w razie niewydolności siłowni wiatrowych

czytaj także: magazynowanie energii wiatrowej >>

Kondensatory, superkondensatory

Superkondensator bn

Wykonany z płytek grafenowych lub nanorurek. Urządzenie wielkości lodówki pozwala na zmagazynowanie energii dla budynku 1-rodzinnego na cały rok... Niestety tego jeszcze nie wynaleziono. Możesz nad tym popracować. 

Ten tekst czytali chyba ludzie z George Washington University - patrz następny akapit.

Superkondensator GN

Grafenowo-Nanorurkowy - płytki grafenowe tworzą dużą powierzchnię a nanorurki węglowe łączą strukturę w całość. Pozwoliło to na 3-krotne zwiększenie magazynowanej energii w stosunku do istniejących superkondensatorów wykonanych tylko z nanorurek. Zastosowana technologia pozwoli na 5..10-krotne obniżenie kosztów produkcji superkondensatorów. Czas ładowania baterii superkondensatorów GN zamontowanych w samochodzie skróci się do kilku minut. Nad tematem pracuje Alexey Shashurin z George Washington University.

Kondensator strumieniowy (to nie jest Powrót do przyszłości)

Naukowcy z University of Delaware i Chinese Academy of Sciences opracowali nowy rodzaj kondensatora dla którego parametr gęstość energii wynosi 2Wh/kg.

KondensStrumien

Kondensator wykonano z nanorurek węglowych umieszczonych w dielektryku z tlenku glinu Al2O3. Naprzemiennie umieszczone nanorurki można porównać do palców splecionych dłoni w rękawicach. (źródło: udel.edu, październik 2015).

Atomowa Kanapka

Dzięki opracowanemu właśnie materiałowi pojawiły się nowe możliwości magazynowania energii. Wynalazek znajdzie zastosowanie w elektronice, fotowoltaice, jako bardzo wytrzymały materiał np. na kamizelki kuloodporne. Jest to nowy poziom inżynierii materiałowej.

Naukowcy z unwersytetu Drexel znaleźli sposób na połączenie w jedną strukturę materiałów o różnych właściwościach które posiadają grubość 1 lub 2 atomów, niepołączalnych trwale w inny sposób. To tak jakby na stałe połączyć płytki magnetyczne z biegunami zwróconymi w tym samym kierunku.

AtomowaKanapkad

Atomowa Kanapka powstaje przez osadzenie płytki tytanowej o grubości 1 lub 2 atomów między okładzinami z 1-atomowego molibdenu. Całość jest utrzymywana razem przez atomy węgla.

Prowadzone są doświadczenia w których tytan zastępowany jest przez wanad, niob i tantal. Potencjalnie może powstać 25 nowych materiałów o niespotykanych dotąd właściwościach. (źródło: drexel.edu, sierpień 2015).

Akumulator Złoto-Manganowy

Nanorurki wykonane ze złota zostały pokryte warstwą ditlenku manganu (MnO2) i zatopione w elektrolicie żelowym - PMMA (polimetakrylan metylu).

ZlotyMangand

Bateria jest wieczna. Wytrzymuje 200 000 cykli ładowania, czyli zastosowana w fotowoltaice będzie pracowała przez ok. 500 lat, zachowując w tym czasie 94..96% pojemności. Kluczem do sukcesu jest tu elektrolit polimetakrylanowo-metylowy. Identyczny akumulator w którym PMMA zastąpiono elektrolitem stosowanym powszechnie  w akumulatorach litowo-jonowych wytrzymuje od 2000 do 8000 cykli. (źródło:ACS Publications, kwiecień 2016).

Akumulator nanoporowaty

Uniwersytet Maryland

W materiale ceramicznym osadzono nanorurki rutenowo-wanadowe, które wypełnione elektrolitem stają się pojedynczymi akumulatorami. Przez połączenie wielu milionów nanorurek otrzymano akumulator wielkości znaczka pocztowego.

NanoporowatyUMd

Czas ładowania akumulatora wynosi 12 minut, ilość cykli ładowania - kilka tysięcy. Realizowana jest koncepcja akumulatora o pojemniści 10x większej. (źródło:  efrc.umd.edu, listopad 2014).

Królewski Instytut Technologiczny w Sztokholmie i Uniwersytet Stanforda

Akumulator nanoporowaty na bazie włókiem celulozy. Drewno po spulchnieniu i rozpuszczeniu zostaje zamrożone i poddane liofilizacji. Otrzymany produkt jest stabilizowany, powstaje gąbka - materiał lekki i giętki. W kolejnym procesie nanoszony jest przewodzący tusz.

NanoporowatyCelulozad

Powstały aerożel można zgniatać i wstrząsać. 1cm3 tego materiału, po rozłożeniu zajmie powierzchnię boiska piłkarskiego. (źródło: nanowerk.com, czerwiec 2015).

Uniwersytet Rice, Houston

Naukowcy z Rice University w Houston spierają się czy materiał który wykonali nazwać superkondensatorem czy superakumulatorem. Przejdzie chyba hybryda superkondensatorowo-akumulatorowa.

NanoporousMateriald

Materiał nanoporowaty łączy zdolność magazynowania akumulatora litowo-jonowego i superkondensatora. Uzyskano gęstość energii 384Wh/kg (litowo-jonowy 200Wh/kg, superkondensatory 5-25Wh/kg) i gęstość mocy 112kW/kg (superkondensatory również 10-100kW/kg, akumulatory 0,005-0,4kW/kg). Nie stwierdzono pogorszenia jakości po 10000 cyklach ładowania. Akumulator zbudowany na bazie materiału nanoporowatego można błyskawicznie naładować i rozładować. Wynalazek jest gotowy do wdrożenia do produkcji. (źródło:  spectrum.ieee.org, kwiecień 2014).

Uniwersytet Cambridge, Anglia

Naukowcy zbudowali akumulator litowo-tlenowy cechujący się niezwykłą gęstością energii (pojemność/jednostkę objętości), sprawnością >90% i wytrzymujący jak dotąd >2000 cykli ładowania.

Teoretyczna gęstość energii akumulatorów litowo-tlenowych przekracza 10x możliwości akumulatorów litowo-jonowych i jest porównywalna z benzyną. Z tego względu uważa się że akumulatory litowo-tlenowe będą powszechnie stosowane między innymi w samochodach elektrycznych oraz jako wielkoskalowe magazyny energii w energetyce

LitowoTlenowyd

Fotografia przedstawia powiększony, koloryzowany fragment elektrody z tlenkiem grafenu (czarny) otoczonym przez około 20µm cząsteczki wodorotlenku litu (różowe) które formują się podczas rozładowywania akumulatora.

W akumulatorze zastosowano wodorotlenek litu (LiOH) zamiast stosowanego w litowo-jonowych nadtlenku litu, dodano wodę i jodek litu, co znacznie wydłużyło żywotność akumulatora. (źródło:  kurzweilai.net, pażdziernik 2015).

Wodór

Wartość opałowa wodoru jest niemal 5x większa niż węgla i 2,5x większa w stosunku do benzyny.

Fotoliza

Magazynowanie energii na dużą skalę powinien umożliwić wynaleziony niedawno fotolizer, który rozszczepia wodę na wodór i tlen. Wykonany z tanich materiałów - niklu, żelaza i perowskitu, zamienia 12,3% promieniowania słoncznego w wodór który jest doskonałym paliwem. Dopracowania wymaga niezawodność i żywotność urządzenia. (źródła:  celeantechies.com, sciencemag.org, październik 2014).

Fotolizer

 

CALTECH - Kalifornijski Instytut Technologiczny

Naukowcy z CALTECH opracowali technologię wytwarzania wodoru która cechuje się dużą wydajnością, stabilnością, jest bezpieczna i tania.

JCAP Fotoanodad

Sztuczny liść składa się z fotoanody, fotokatody i membrany. Fotoanoda oświetlona przez słońce generuje protony i elektrony które są rekombinowane przez fotokatodę wytwarzającą wodór. Kluczowym elementem urządzenia jest membrana odzielająca tlen i wodór, zapobiegając ekslozji. Fotoanodę wykonano z GaAs / InGaP i zabezpieczono przed utlenianiem nanometrowej grubości wartswą tlenku tytanu TiO2. Katalizatorem jest 2nm warstwa niklu. Sprawność przetwarzania energia słoneczna - wodór wynosi 10%. (źródło: caltech.edu, sierpień 2015).

Akumulatory metalowo-powietrzne

Naukowcy z USA (MIT) i Rosji (Uniwersytet Łomonosowa w Moskwie oraz Centrum Innowacji Skołkowo - rosyjska Dolina Krzemowa), prowadzą wspólne prace w trzech obszarach: 

  • akumulatory metalowo-powietrzne
  • zaawanasowane akumulatory litowo-jonowe
  • odwracalne ogniwa paliwowe

(źródło: mitei.mit.edu, kwiecień 2015).

 

Przykładowe rozwiązanie problemu magazynowania

Nadwyżki wyprodukowanej energii wystąpią w naszych rozwiązaniach: 

w układzie hybrydowym:

  1. roczna produkcja z modułów PV = 5,0MWh
  2. roczna produkcja z elektrowni wiatrowej TVK 3 (3kW) = 1,8MWh
  3. roczne zużycie energii przez rodzinę = 2,6MWh
  4. roczna nadwyżka energii (1 + 2) - 3 = 4,2MWh

z turbiną wiatrową 3kW

  1. roczna produkcja z elektrowni wiatrowej TVK 3 (3kW) = 1,8MWh
  2. roczne zużycie energii przez rodzinę = 2,6MWh
  3. roczny niedobór energii (1 - 2) = -0,8MWh

z turbiną wiatrową 5kW

  1. roczna produkcja z elektrowni wiatrowej TVK 5 (5kW) = 3,2MWh
  2. roczne zużycie energii przez rodzinę = 2,6MWh
  3. roczna nadwyżka energii (1 - 2) = 0,6MWh

PredkosciPoznan

Dobowe zużycie energii przez rodzinę wynosi 7,1kWh (2,6 MWh / 365).

Zbiornik o wymiarach 4 x 4 x 4 m = 64 m3 umieszczony na wysokości 4m pozwoli na zgromadzenie energii = 0,5kWh. Czas opróżniania takiego zbiornika = 0,9 godziny przy zastosowaniu pompy odwracalnej produkcji Leszczyńskiej Fabryki Pomp typu 150UM135.

Moc osiągana podczas opróżniania = 0,5kW.

Moc lub energia zwiększą się jeżeli zbiornik zostanie umieszczony wyżej lub zwiększymy jego pojemność. Np. po umieszczeniu zbiornika na wysokości 8m ilość zgromadzonej energii wyniesie 1,0kWh, czas opróżniania nie zmieni się, moc osiągana = 1,1kW.


Zgromadzona w zbiorniku energia podczas odzyskiwania posłuży do doładowania baterii akumulatorów oraz zasilania obciążeń.

 

notka: pierwszą wersję tego tekstu napisano w kwietniu 2010.

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawień przeglądarki oznacza zgodę na to.

Rozumiem