• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Magazynowanie energii elektrycznej



    Podstrony: 1 [2] [3]
    Przeczytaj także...
    Metan (znany także jako gaz błotny i gaz kopalniany), CH4 – organiczny związek chemiczny, najprostszy węglowodór nasycony (alkan). W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem. Jest stosowany jako gaz opałowy i surowiec do syntezy wielu innych związków organicznych.Przechowywanie wodoru – dział techniki poświęcony metodom przechowywania wodoru, głównie jako paliwa o bardzo wysokiej wartości energetycznej. Przechowywanie wodoru jest przedmiotem badań licznych, zarówno cywilnych jak i wojskowych, ośrodków naukowych, szczególnie w kontekście zwiększonego zainteresowania bezpieczeństwem energetycznym i polityką ochrony środowiska naturalnego przed szkodliwymi skutkami użytkowania paliw kopalnych. Atrakcyjność wodoru jako źródła energii wynika z tego, że można go stosunkowo łatwo pozyskiwać z gazu ziemnego oraz wody, która jest też jedynym produktem jego spalania lub utleniania tlenem.
    Porównanie pojemności i czasów rozładowania różnych magazynów energii

    Magazynowanie energii elektrycznej – zestaw metod umożliwiających przechowywanie energii elektrycznej na dużą skalę, w ramach sieci elektroenergetycznej. Energia może być magazynowana, gdy produkcja przeważa nad zużyciem, i wykorzystywana, gdy zużycie przeważa nad produkcją. Dzięki temu produkcja energii z elektrowni nie musi być dostosowywana do chwilowego zużycia. Obecne możliwości technologiczne pozwalają wyrównywać szczyty zapotrzebowania (przy pomocy elektrowni szczytowych, głównie wodnych) lub krótkoterminowo (w ciągu minut lub godzin) podtrzymywać zasilanie w większej skali.

    Pompa ciepła jest maszyną cieplną wymuszającą przepływ ciepła z obszaru o niższej temperaturze do obszaru o temperaturze wyższej. Proces ten przebiega wbrew naturalnemu kierunkowi przepływu ciepła i zachodzi dzięki dostarczonej z zewnątrz energii mechanicznej (w pompach ciepła sprężarkowych) lub energii cieplnej (w pompach absorpcyjnych).Sieć wysokiego napięcia (WN) – elektroenergetyczna sieć przesyłowa, w której napięcie wynosi od 60 do 220 kV. Sieć ta służy do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości.

    Ponieważ zapotrzebowanie na energię zmienia się w ciągu doby, magazynowanie energii umożliwia wykorzystywanie elektrowni węglowych i jądrowych, poprzez ustalenie ich produkcji na stałym poziomie, bez potrzeby dostosowywania jej do chwilowego zapotrzebowania. Alternatywą dla gromadzenia energii elektrycznej może być powstrzymanie się przed zużyciem paliwa albo materiału rozszczepialnego, których zapasy są bardzo efektywnymi magazynami energii w porównaniu z magazynami energii elektrycznej (zob. gęstość energii). Magazyny bardzo dużych ilości energii elektrycznej znacznie ułatwiłyby masowe wykorzystywanie niedyspozycyjne odnawialnych źródeł energii, takich jak energia wiatru i słoneczna, których dostępność ulega dużym zmianom w ciągu doby lub roku. Bez magazynów energii, takie źródła muszą być wspomagane przez elektrownie spalinowe lub jądrowe, które zaspokajają zapotrzebowanie, gdy odnawialne źródła produkują mniej energii.

    Koło zamachowe – koło o dużym momencie bezwładności, wykorzystywane do krótkotrwałego magazynowania energii mechanicznej. Jest prostym akumulatorem mechanicznym gromadzącym energię kinetyczną. Stosowane w szeroko pojętej mechanice, znajduje zastosowanie zarówno w prostych konstrukcjach (np. koło garncarskie), jak i w nowoczesnych silnikach.Sandia National Laboratories jest amerykańskim instytutem naukowo badawczym zajmującym się badaniami naukowymi oraz opracowywaniem technologii w dziedzinie energii i broni nuklearnych. Sandia jest instytutem federalnym Rządu Stanów Zjednoczonych, na zlecenie jednak Departamentu Energii USA, zarządzany jest przez Sandia Corporation, będącą częścią koncernu Lockheed Martin

    Rozważając zastosowanie różnych magazynów energii należy zwrócić uwagę na emisję gazów cieplarnianych związaną z ich wytwarzaniem i użytkowaniem.

    Obecnie najczęściej stosowanymi magazynami energii są elektrownie szczytowo-pompowe. Według raportu Electric Power Research Institute, w 2011 roku odpowiadały one za 99% magazynowanej energii na świecie.

    Metody magazynowania energii[ | edytuj kod]

    Hydroenergetyka[ | edytuj kod]

    Rezerwuar wody w elektrowni Ffestiniog w północnej Walii. Umieszczone pod nim turbiny mogą generować 360 MW w ciągu 60 sekund od uruchomienia

    Pompowanie wody[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Elektrownia szczytowo-pompowa.

    Ponad 99% magazynów energii na świecie to elektrownie szczytowo-pompowe. Całkowita moc tych elektrowni przekracza 100 GW, podczas gdy całkowita moc wszystkich pozostałych magazynów energii nie przekracza 1 GW.

    Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym zachodzącym w elektrolicie oraz na styku elektrolitu i elektrod.Akumulator energii kinetycznej - urządzenie do gromadzenia energii kinetycznej. Zasada działania jest zbliżona do koła zamachowego.

    Elektrownie szczytowo-pompowe magazynują energię w postaci energii potencjalnej wody, wykorzystując różnicę poziomów pomiędzy dwoma zbiornikami wody. W czasie małego zapotrzebowania na energię, woda jest pompowana do zbiornika położonego wyżej. W czasie dużego zapotrzebowania woda spływa do zbiornika położonego niżej, napędzając turbiny generujące prąd.

    Elektroliza — w chemii i fizyce - ogólna nazwa na wszelkie zmiany struktury chemicznej substancji, zachodzące pod wpływem przyłożonego do niej zewnętrznego napięcia elektrycznego. W węższym zakresie pojęcie to obejmuje tylko procesy rozkładu. Elektrolizie towarzyszyć może (choć nie musi) szereg dodatkowych zjawisk, takich jak dysocjacja elektrolityczna, transport jonów do elektrod, wtórne przemiany jonów na elektrodach i inne. W sensie technologicznym przez elektrolizę rozumie się wszystkie te procesy łącznie.Tokamak (z ros.Toroidalnaja Kamiera s Magnitnymi Katuszkami, język rosyjski: „toroidalna komora z cewką magnetyczną”) – urządzenie do przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej. Główna komora ma kształt torusa. Dzięki elektromagnesom tworzony jest pierścień plazmy. Komora wypełniona jest zjonizowanym gazem (deuterem albo mieszaniną deuteru i trytu). Zmienne pole magnetyczne pochodzące z transformatora indukuje prąd elektryczny w pierścieniu gazu. Prąd ten powoduje wyładowania w gazie. Zachodzi jeszcze większa jego jonizacja i ogrzewanie. W końcu tworzy się gorąca plazma. Gorąca plazma jest utrzymywana w zwartym słupie wewnątrz pierścienia dzięki silnemu polu magnetycznemu.

    Efektywność odzyskiwania energii w takim procesie jest rzędu 80%. Czas reakcji na zmiany zapotrzebowania zwykle nie przekracza minuty. Wadą takich elektrowni jest konieczność wykorzystania dwóch zbiorników wody o dużej różnicy wysokości, co zwykle nie jest możliwe na terenach nizinnych.

    Zapory[ | edytuj kod]

    Zapora Feicui na Tajwanie

    Zapory wodne z dużymi rezerwuarami mogą być wykorzystywane jako magazyny energii. W czasie małego zapotrzebowania woda może gromadzić się w rezerwuarze, a w czasie dużego zapotrzebowania być uwalniana. Sumaryczny efekt jest wtedy taki, jak przy elektrowniach szczytowo-pompowych, ale bez strat energii na pompowanie.

    Prąd stały (ang. direct current, DC) – prąd stały charakteryzuje się stałym zwrotem oraz kierunkiem przepływu ładunków elektrycznych, w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego – (AC, ang. alternating current).Kogeneracja rozproszona - skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w układach położonych w bezpośrednim sąsiedztwie odbiorców energii, także z wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. Jest przeciwieństwem systemu zaopatrzenia w energię cieplną i elektryczną z jednej centralnej elektrociepłowni. Zaletą kogeneracji rozproszonej jest uniknięcie kosztów rozbudowy sieci cieplnej i związanych z eksploatacją tej sieci strat ciepła. Rozproszenie źródeł energii (dywersyfikacja) zwiększa bezpieczeństwo energetyczne na obszarze jej stosowania.

    Problemem przy tym rozwiązaniu jest brak odpowiedniego wyposażenia większości działających zapór. Wiele istniejących zapór działa od dziesięcioleci (przykładowo Zapora Hoovera została wybudowana w 1936 roku) i były budowane jako stałe źródła energii. Oznacza to, że nie posiadają one urządzeń do kontrolowania przepływu w zależności od zapotrzebowania. Wykorzystanie ich jako magazynów energii wymaga ich rozbudowy. Według analiz Biura ds. Melioracji Stanów Zjednoczonych, rozbudowa taka kosztowałaby 69$/kW ich mocy.

    Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, niemetal z bloku s układu okresowego. Jego izotop, prot, jest najprostszym możliwym atomem, zbudowanym z jednego protonu i jednego elektronu.Silnik spalinowy – silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.

    Powietrze[ | edytuj kod]

    Sprężone powietrze[ | edytuj kod]

    Sprężarka i zbiornik do przechowywania sprężonego powietrza
     Osobny artykuł: CAES.

    Sprężone powietrze jest drugim najpopularniejszym sposobem magazynowania energii elektrycznej. W chwilach małego zapotrzebowania można wykorzystywać sprężarki do gromadzenia powietrza w zbiornikach ciśnieniowych, a w chwilach dużego zapotrzebowania użyć go do napędzania turbin. Problemem w tym rozwiązaniu są zmiany temperatury. Podczas kompresji powietrze się ogrzewa, a podczas dekompresji ochładza. Istnieją trzy podstawowe rozwiązania tego problemu

    Zasilacz awaryjny, zasilacz bezprzerwowy, zasilacz UPS (ang. Uninterruptible Power Supply - Nieprzerywalne Zasilanie Energii) – urządzenie lub system, którego funkcją jest nieprzerwane zasilanie innych urządzeń elektrycznych lub elektronicznych.Nadprzewodnikowy zasobnik energii (SMES) – urządzenie przechowujące energię w polu magnetycznym wytworzonym przez prąd stały płynący w solenoidzie wykonanym z nadprzewodnika. Jak każdy element nadprzewodnikowy jest silnie wrażliwy na podniesienie temperatury powyżej temperatury krytycznej.
  • proces adiabatyczny – w którym ciepło powstałe przy kompresji jest przechowywane i wykorzystywane przy dekompresji. Oznacza to, że zbiorniki do przechowywania powietrza muszą być izolowane termicznie, co znacznie podnosi koszty. Teoretycznie można odzyskać w ten sposób ponad 70% energii, ale dotychczas nie powstały instalacje wykorzystujące taki proces na dużą skalę.
  • proces diabatyczny – w którym ciepło jest tracone, a w momencie rozprężania powietrze jest ogrzewane za pomocą innego źródła energii. Taki proces jest mało efektywny energetycznie (odzyskiwane jest do 30% energii), ale można zwiększyć jego efektywność do 70% wykorzystując ciepło odpadowe z tradycyjnej elektrowni. Istnieją duże instalacje wykorzystujące taki proces, przykładowo elektrownia McIntosh w USA, o mocy 710 MW.
  • proces izotermiczny – w którym ciepło jest oddawane do otoczenia, a rozprężane powietrze pobiera ciepło z otoczenia. Taki proces może być równie efektywny co adiabatyczny i najprostszy w budowie, ale ze względu na konieczność pobierania ciepła z otoczenia nie może generować dużej mocy.
  • Ciekłe powietrze[ | edytuj kod]

    Ochładzając powietrze do -195 °C można je skroplić, dzięki czemu jego objętość spada tysiąc razy, a jego przechowywanie staje się znacznie prostsze niż przechowywanie sprężonego powietrza. W momencie zapotrzebowania takie powietrze można ogrzać, co spowoduje jego zamianę w gaz pod dużym ciśnieniem, który może napędzać turbiny generujące elektryczność. Podobnie jak w przypadku diabatycznego procesu sprężania powietrza, konieczność ogrzewania sprawia, że proces jest mało efektywny energetycznie. Analogicznie wykorzystanie ciepła odpadowego z elektrowni może podnieść jego efektywność do 70%, sprawiając że stanie się ekonomicznie opłacalny. Obecnie trwają pilotażowe programy, mające zweryfikować jego opłacalność.

    Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U), w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z reaktora jądrowego.Sieć elektroenergetyczna – zbiór przewodów elektrycznych i urządzeń powiązanych pod względem funkcjonalnym i połączonych elektrycznie, przeznaczonych do przesyłania, przetwarzania i rozdzielania na określonym terytorium wytworzonej w elektrowniach energii elektrycznej oraz do zasilania nią odbiorników.

    Akumulatory[ | edytuj kod]

    Zestaw akumulatorów działających jako zasilacz awaryjny dla centrum danych
     Osobny artykuł: Akumulator elektryczny.

    Akumulatory umożliwiają przechowywanie energii w postaci elektrochemicznej, łatwej do odzyskania. Są wygodnym magazynem energii elektrycznej, ponieważ ich ładowanie i rozładowywanie nie wymaga dodatkowej infrastruktury. Pozwalają odzyskać do 85% włożonej energii. Ich wadą jest wysoka cena i ograniczona żywotność. W trakcie ładowania i rozładowywania stopniowo tworzą się w elektrolicie kryształy wytrąconych pierwiastków. Z czasem te kryształy stają się na tyle duże, że zaczynają uszkadzać konstrukcję akumulatora.

    Łożysko magnetyczne – (ang. Magnetic bearing) łożysko wykorzystujące do działania zjawisko lewitacji magnetycznej.Ogniwo paliwowe to ogniwo generujące energię elektryczną z reakcji utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz paliwa. W odróżnieniu od ogniw galwanicznych (akumulatory, baterie), w których energia wytwarzanego prądu musi zostać wcześniej zgromadzona wewnątrz tych urządzeń (co znacznie ogranicza czas ich pracy), ogniwa paliwowe nie muszą być wcześniej ładowane. Wystarczy tylko doprowadzić do nich paliwo. W przypadku ogniw galwanicznych ładowanie może być procesem trwającym wiele godzin, a ogniwa paliwowe są gotowe do pracy po niewielkim czasie wymaganym do nagrzania.

    Duże magazyny energii zbudowane z akumulatorów istnieją między innymi w Puerto Rico (14 MWh pojemności, akumulatory kwasowo-ołowiowe ), w Fairbanks na Alasce (6,75 MWh pojemności, akumulatory niklowo-kadmowe), w Horndale Wind Farm w Australii (129 MWh pojemności) i są planowane w ramach aukcji Solar Energy Corporation of India (3 GWh pojemności). Jednak nawet tak duży magazyn energii jak ostatni wymieniony wystarczyłby tylko na minutę zasilania Indii w prąd elektryczny. Ograniczeniem dla magazynowania energii na wysoką skalę są światowe możliwości produkcji akumulatorów, które wynoszą obecnie (2019 r.) najwyżej setki GWh rocznie. Również wysokie koszty stanowią poważną przeszkodę przed wykorzystywaniem akumulatorów jako magazynów energii dla sieci energetycznej. Dla obniżenia tych kosztów proponowane są różne nieklasyczne rozwiązania:

    Nadprzewodnictwo – stan materiału polegający na zerowej rezystancji, jest osiągany w niektórych materiałach w niskiej temperaturze.Linia wysokiego napięcia prądu stałego – także HVDC (ang. High Voltage Direct Current) – sieć wysokiego napięcia przesyłająca prąd stały.
  • akumulatory przepływowe – w których elektrody są w postaci zawiesiny w rozpuszczalniku, dzięki czemu można łatwo powiększać ich pojemność przez wykorzystanie większego zbiornika,
  • ciekłe akumulatory – pracujące w wysokiej temperaturze, w której elektrody są w postaci płynnej,
  • akumulatory sodowo-jonowe – wykorzystujące sód jako wielokrotnie tańszy zamiennik litu.
  • Poniższa tabela przedstawia porównanie najważniejszych cech różnych typów akumulatorów.

    Turbina wodna (turbina hydrauliczna) - silnik wodny przetwarzający energię mechaniczną wody na ruch obrotowy za pomocą wirnika z łopatkami. Stosowana głównie w elektrowniach wodnych do napędu prądnic. Zalicza się do: silników hydrokinetycznych; silników przepływowych.Smart grid (inteligentna sieć) – inteligentne sieci elektroenergetyczne, gdzie istnieje komunikacja między wszystkimi uczestnikami rynku energii mająca na celu dostarczanie usług energetycznych zapewniając obniżenie kosztów i zwiększenie efektywności oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii, w tym także energii odnawialnej.

    Emisyjność związana z produkcją i używaniem akumulatorów sięga 100 kgCO₂eq/kWh.

    Pojazdy elektryczne[ | edytuj kod]

    Samochody elektryczne

    Rozpowszechnienie pojazdów elektrycznych umożliwiłoby stosowanie ich akumulatorów jako rozproszonych magazynów energii. Ponieważ przeciętny samochód spędza 95% czasu bezczynnie, jego właściciel mógłby wykorzystywać w tym czasie pojemność jego baterii jako magazyn energii, ładując go w nocy, gdy energia jest tania i wykorzystując tę energię w dzień. Akumulator w pojedynczym samochodzie może przechowywać 20-50 kWh energii elektrycznej, co zaspokaja 2-5 dni zapotrzebowania przeciętnego gospodarstwa domowego.

    Jakość energii elektrycznej (parametry jakości energii elektrycznej) – to grupa wielkości charakteryzujących napięcie zasilające, których zapewnienie jest warunkiem poprawnej pracy zasilanych urządzeń elektrycznych.Departament Zasobów Wewnętrznych USA lub Departament Spraw Wewnętrznych USA (United States Department of the Interior, w skrócie: DOI) jest resortem rządu Stanów Zjednoczonych Ameryki, odpowiadającym za ochronę przyrody, zarządzanie zasobami naturalnymi kraju, odpowiada również za sprawy rdzennych Amerykanów. Departament Zasobów Wewnętrznych USA został utworzony 3 marca 1849 roku.

    Wadą tego rozwiązania jest konieczność zbudowania infrastruktury umożliwiającej taką dwustronną wymianę energii. Dodatkowo częste ładowanie i rozładowywanie skraca czas życia większości typów akumulatorów.

    Koło zamachowe[ | edytuj kod]

    Koło zamachowe NASA G2
     Osobny artykuł: Akumulator energii kinetycznej.

    Koło zamachowe magazynuje energię w postaci energii kinetycznej. Przy nadmiarze energii można takie koło rozpędzać, a przy zwiększonym zapotrzebowaniu wyhamowywać, odzyskując energię. Aby zminimalizować straty energii wynikające z tarcia można umieścić koło zamachowe w próżni i na łożysku magnetycznym. Maksymalna pojemność energetyczna koła zamachowego jest ograniczona przez maksymalną prędkość obrotową, jaką wytrzymuje, a tym samym przez wytrzymałość materiałów, z których jest zbudowane. Koła wykonane z nowoczesnych kompozytów mogą uzyskiwać gęstość energii porównywalną z akumulatorami.

    Koszt krańcowy (koszt marginalny) - koszt jaki ponosi producent w związku ze zwiększeniem wielkości produkcji danego dobra o jedną jednostkę. Stanowi przyrost kosztów całkowitych związany z produkowaniem dodatkowej jednostki dobra.Reforming parowy – proces produkcji wodoru z metanu i pary wodnej. W temperaturze 700–1100 °C, w obecności katalizatora metalicznego, para wodna reaguje z metanem tworząc gaz syntezowy złożony z tlenku węgla i wodoru:

    Ich główną zaletą jest możliwość bardzo szybkiego odzyskania włożonej energii (rzędu sekund). Ich wadą jest szybka utrata energii, nawet do 10%/godzinę. Dlatego koła zamachowe są wykorzystywane głównie tam, gdzie zgromadzona energia będzie szybko wykorzystana, np. w tokamakach albo katapultach startowych, lub jako chwilowe źródło energii dla dużych superkomputerów i centrów danych, zapewniające energię do czasu, gdy uruchomione zostanie zastępcze źródło.

    Elektrownia szczytowo-pompowa – zakład przemysłowy, którego zadaniem jest przemiana energii elektrycznej w energię grawitacyjną wody pompowanej do górnego zbiornika oraz proces odwrotny.Odnawialne źródła energii – źródła energii, których wykorzystywanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w krótkim czasie. Takimi źródłami są między innymi wiatr, promieniowanie słoneczne, opady, pływy morskie, fale morskie i geotermia. Przeciwieństwem ich są nieodnawialne źródła energii, czyli źródła, których zasoby odtwarzają się bardzo powoli bądź wcale: ropa naftowa, węgiel, gaz ziemny i uran.

    Choć koła zamachowe nie stanowią ekonomicznej konkurencji dla innych magazynów energii, są proponowane jako rozwiązanie mające poprawić jakość energii elektrycznej gdy wykorzystywane są źródła takie jak energia wiatru i słońca wspomagane przez generatory diesla. Pilotażowe programy wykorzystujące koła zamachowe uruchomiono na Azorach i w Coral Bay w Australii.

    Gęstość energii – ilość energii znajdującej w określonej objętości lub masie. Znaczenie tego terminu zależy od kontekstu, który określa w jaki sposób ta energia może zostać wydobyta – np. przez spalanie czy przeprowadzenie reakcji jądrowej.Akumulator kwasowo-ołowiowy – rodzaj akumulatora elektrycznego, opartego na ogniwach galwanicznych zbudowanych z elektrody ołowiowej, elektrody z tlenku ołowiu(IV) (PbO2) oraz ok. 37% roztworu wodnego kwasu siarkowego, spełniającego funkcję elektrolitu.

    Paliwo[ | edytuj kod]

    Wodór[ | edytuj kod]

    Zbiorniki na wodór
     Osobny artykuł: Przechowywanie wodoru.

    Wodór mógłby być potencjalnie wykorzystywany do przechowywania energii na dużą skalę. Można go wytwarzać w dużych ilościach z metanu i pary wodnej poprzez reforming parowy, bądź poprzez elektrolizę wody. Następnie może być wykorzystywany jako wysokoenergetyczne paliwo w silnikach spalinowych bądź w ogniwach paliwowych.

    Katapulta startowa samolotu – urządzenie stałe lub przewoźne, umożliwiające start samolotu z pasa o ograniczonej długości i dowolnej powierzchni. Obecnie najczęściej stosowane na lotniskowcach, gdyż ze względu na dużą masę i małą wydajność nie zyskały popularności w lotnictwie lądowym. Opracowywane rozwiązania katapult wystrzeliwujących samolot z dowolnego miejsca na lądzie nie wyszły poza stadium eksperymentów, a obecnie zaniechano dalszego rozwoju tego typu konstrukcji ze względu na upowszechnienie się samolotów o zdolnościach VTOL.Energetyka słoneczna – gałąź przemysłu zajmująca się wykorzystaniem energii promieniowania słonecznego zaliczanej do odnawialnych źródeł energii. Od początku XXI wieku rozwija się w tempie około 40% rocznie. W 2012 roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 100 GW (wzrost o 41% w stosunku do 2011 roku, 900% od 2007 roku) i zaspokajały one 0,4% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

    Zaletami wodoru jest możliwość przechowywania go przez długi czas, oraz wysoka gęstość energii (trzykrotnie większa niż w przypadku benzyny i ponad stukrotnie większa niż w przypadku akumulatorów). Dzięki temu może potencjalnie być wykorzystywany jako paliwo samochodowe. Ogniwa paliwowe na wodór mogą, podobnie jak koła zamachowe, reagować na gwałtowne zmiany zapotrzebowania na energię w sieci.

    Staw słoneczny – niskotemperaturowy, aktywny system wykorzystania energii słonecznej. Przekształca promieniowanie słoneczne w energię cieplną jednocześnie ją akumulując. Jego podstawową zaletą jest zdolność do magazynowania energii na długi okres, która może być później odzyskana poprzez użycie pompy ciepła.Akumulator sodowo-jonowy – rodzaj akumulatora elektrycznego, w którym jako nośniki ładunku wykorzystywane są jony sodu (Na). W roku 2009 akumulator był w fazie prac eksperymentalnych, jednak w przyszłości może się on okazać tańszą alternatywą dla obecnie powszechnie stosowanego akumulatora litowo-jonowego. W związku z faktem, że sód jest pierwiastkiem dużo powszechniejszym w naturze niż lit, z którego tworzone są obecnie baterie o najlepszych parametrach, potencjalny rozwój ogniw sodowo-jonowych stwarza możliwości stworzenia technologii tańszej i bardziej opłacalnej niż obecnie stosowane. W przeciwieństwie do akumulatora sodowo-siarkowego, baterie sodowo-jonowe można stosować w przenośnej elektronice. Mogą również być używane w temperaturze pokojowej (ok. 25 ˚C).

    Wadą stosowania wodoru jako magazynu energii jest niewielka efektywność całkowita procesu wytwarzania i spalania wodoru, rzędu 20-45%. Dodatkowo istnieje szereg problemów z bezpiecznym przechowywaniem wodoru i jego transportowaniem.

    Pilotażowe programy nad wykorzystaniem wodoru jako magazynu energii działają w Utsira w Norwegii oraz w Ramea w Kanadzie.

    Metan[ | edytuj kod]

    Alternatywą dla przechowywania energii w postaci wodoru jest przechowywanie jej w postaci metanu. Jest on łatwiejszy do przechowywania przez długi czas, a ponadto może być bezpośrednio wykorzystywany w istniejących elektrowniach gazowych. Wadą są dalsze straty energii w procesie wytwarzania metanu, które sprawiają że całkowita ilość odzyskiwanej energii nie przekracza 38%.

    The Economist – niezależny politycznie tygodnik brytyjski wydawany od 1843 r. w Londynie; obecnie wydawany przez The Economist Newspaper Ltd. (od 1928 r. 50% udziałów posiada Financial Times).Sprężarka – maszyna energetyczna, której zadaniem jest podwyższenie ciśnienia gazu lub wymuszenie jego przepływu (nadanie energii kinetycznej).

    Wygoda i skalowalność tego rozwiązania sprawia jednak, że jest ono atrakcyjne dla przechowywania nadmiarowej energii wytwarzanej przez elektrownie wiatrowe. Instalacje zamieniające nadmiarową energię w metan powstały w Danii, oraz w Niemczech.

    Pole magnetyczne[ | edytuj kod]

    Nadprzewodniki mogą przechowywać energię w postaci pola magnetycznego

    Nadprzewodnikowy zasobnik energii to urządzenie przechowujące energię w postaci pola magnetycznego wytwarzanego przez przepływ prądu stałego w nadprzewodniku. Raz wzbudzony prąd płynie w takim nadprzewodniku w nieskończoność, co oznacza, że energia może być przechowywana dowolnie długo. W praktyce, ponieważ nadprzewodniki wymagają niskich temperatur, występują pewne koszty związane z koniecznością chłodzenia.

    Akumulator niklowo-kadmowy (NiCd lub Ni-Cd) – rodzaj akumulatora, w którym elektrody wykonane są z zasadowego tlenku niklu(III) NiO(OH) (katoda) i metalicznego kadmu (anoda).Zapora Hoovera (ang. Hoover Dam, oficjalna nazwa w latach 1933-1947 Boulder Dam) – betonowa zapora wodna typu grawitacyjno-łukowego, zbudowana w Czarnym Kanionie na rzece Kolorado w Stanach Zjednoczonych, na granicy stanów Arizona i Nevada. W chwili ukończenia w 1936 r. była zarówno największą na świecie elektrownią wodną, jak i największą na świecie konstrukcją betonową. Została pokonana pod oboma względami przez zaporę Grand Coulee w 1945 r. Obecnie jest to 38. elektrownia wodna pod względem wielkości na świecie.

    Ten sposób przechowywania energii ma bardzo wysoką efektywność odzyskiwania energii (rzędu 95%). Jego główną wadą jest cena nadprzewodników, uniemożliwiająca przechowywanie dużej ilości energii. Dlatego współcześnie jest wykorzystywany, podobnie jak koła zamachowe, do poprawiania jakości energii elektrycznej.

    Ciepło[ | edytuj kod]

    Schemat pompy ciepła. Połączenie jej z pojemnikami ciepła umożliwia stworzenie magazynu energii

    Istnieje szereg metod przechowywania energii w postaci różnicy temperatur. W większości zastosowań energia ta jednak nie jest zamieniana potem na energię elektryczną, tylko wykorzystywana w zmagazynowanej postaci (np. do ogrzewania). Metody, które umożliwiają magazynowanie energii elektrycznej, to między innymi:

    CAES (ang. Compressed Air Energy Storage) – magazynowanie energii za pomocą sprężonego powietrza, stosowane jako alternatywa dla elektrowni szczytowo-pompowych.Przemiana adiabatyczna (Proces adiabatyczny) – proces termodynamiczny, podczas którego izolowany układ nie nawiązuje wymiany ciepła, lecz całość energii jest dostarczana lub odbierana z niego jako praca. Przemianę tę można zrealizować dzięki użyciu osłon adiabatycznych lub wówczas, gdy proces zachodzi na tyle szybko, że przepływ ciepła nie zdąży nastąpić.
  • staw słoneczny - w ciągu dnia energia słoneczna jest wykorzystywana do ogrzewania wody, wytwarzając parę wodną napędzającą turbiny. Nadmiarowe ciepło jest magazynowane w ciekłej soli, dzięki czemu piec może generować prąd również w nocy i przy złej pogodzie.
  • pompa ciepła - pompa ciepła może być potencjalnie wykorzystana do magazynowania energii w następujący sposób: dwa zbiorniki o dużej pojemności cieplnej połączone są pompą, która w momencie małego zapotrzebowania na prąd pompuje ciepło do gorącego zbiornika. W momencie większego zapotrzebowania pompa jest wyłączana, a zamiast tego uruchamiane są turbiny generujące prąd dzięki różnicy temperatur. Brytyjska firma Isentropic rozwija to rozwiązanie, przewidując że może stać się ono konkurencją dla elektrowni szczytowo-pompowych, przy kosztach rzędu 35$/MWh i efektywności odzyskiwania energii rzędu 72-80%.
  • The Guardian – dziennik brytyjski o poglądach liberalno-lewicowych, przez wiele lat zbliżony do Partii Pracy, wydawany przez Guardian News & Media (część Guardian Media Group plc).Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu. Pole magnetyczne, obok pola elektrycznego, jest przejawem pola elektromagnetycznego. W zależności od układu odniesienia, w jakim znajduje się obserwator, to samo zjawisko może być opisywane jako objaw pola elektrycznego, magnetycznego albo obu.


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Lit (Li, z gr. λίθος lithos ‛skała’) – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 3. W czystej postaci jest miękkim, srebrnobiałym metalem. Należy do grupy metali alkalicznych (litowców). W warunkach standardowych jest najlżejszym metalem i pierwiastkiem o najniższej gęstości w fazie stałej. Jak wszystkie pierwiastki grupy I jest wysoce reaktywny i palny. W związku z tym najczęściej przechowuje się go w olejach mineralnych, ewentualnie w atmosferze gazów obojętnych (w przypadku litu są to gazy szlachetne – najczęściej argon lub hel). Po przecięciu lit ma metaliczny połysk, ale kontakt z wilgotnym powietrzem prowadzi do korozji, zmieniającej powierzchnię na srebrnoszarą, matową, a następnie, wraz z postępem korozji, na całkowicie czarną lub z licznymi czarnymi plamami.
    Superkomputer – komputer znacznie przewyższający możliwościami powszechnie używane komputery, w szczególności dysponujący wielokrotnie większą mocą obliczeniową. Określenie to pojawiło się w latach 60. w odniesieniu do komputerów produkowanych przez CDC i później przez firmę Cray. Były one produkowane w dziesiątkach egzemplarzy i kosztowały po kilka milionów dolarów. Współcześnie większość superkomputerów to pojedyncze egzemplarze, zaprojektowane i wyprodukowane na zamówienie, zazwyczaj z seryjnie produkowanych procesorów i innych podzespołów. Koszty ich produkcji sięgają miliarda dolarów. Od czerwca 2013 najszybszym superkomputerem na świecie jest Tianhe-2, zbudowany w Chinach.
    Przechowywanie energii odbywa się za pomocą urządzeń lub fizycznych nośników, które magazynują energię, by móc ją później efektywnie wykorzystać. Urządzenie przechowujące energię zwane jest akumulatorem.
    Centrum Danych (ang. Data Center) – budynek lub pomieszczenie przeznaczone do przechowywania działającej infrastruktury informatycznej: serwerów, urządzeń przechowywania danych (storage) oraz infrastruktury sieciowej.
    Elektrownia wirtualna (ang. virtual power plant) - układ wzajemnie powiązanych jednostek wytwórczych generacji rozproszonej energii odnawialnej, sieci teleinformatycznych, systemu zarządzania oraz mechanizmów rynkowych. Elektrownia wirtualna stanowi z punktu widzenia reszty SEE, zamkniętą, sterowalną całość (jednostkę), która zaspokaja lokalne potrzeby lub współpracuje z siecią elektroenergetyczną.
    Pojazd elektryczny – pojazd (np. rower elektryczny, samochód elektryczny, tramwaj, autobus elektryczny, trolejbus, pociąg elektryczny) posiadający jako napęd jeden lub więcej silników elektrycznych. W szczególnym przypadku pojazd elektryczny sam w sobie może być elementem silnika elektrycznego.
    Energia wiatru – energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, jak również wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach i pompach wiatrowych, oraz jako źródło napędu w jachtach żaglowych. W 2010 roku energia wiatru dostarczyła ludzkości 430 TWh, czyli 2,5% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.064 sek.