Накопители электроэнергии для дома на случай отключения электричества

Содержание статьи:

Отключение электроснабжения — это довольно частое явление в новостройках, старых домах и особенно в частом секторе. Выходят из строя подстанции, происходит обрыв линий, не выдерживают предохранительные устройства. Современные накопители электрической энергии позволяют комфортно и без ущерба для бытовых приборов пережить эти неприятности.

Принцип работы

Источники бесперебойного питания для частного дома

Принцип работы состоит в том, что при наличии внешней электросети инвертор пропускает напряжение к потребителям, одновременно встроенное в нем зарядное устройство подзаряжает аккумуляторную батарею. При исчезновении электросети инвертор мгновенно переключается на работу от аккумуляторов и преобразует их постоянное напряжение в переменное.

По своему назначению накопители электричества подразделяются на 2 категории:

• источник бесперебойного питания (ИБП) для обеспечения работы домашних электроприборов;
• бесперебойник для дома на случай отключения электричества.

Изделия различаются по составу, размерам, мощности, стоимости и продолжительности разряда. Они могут располагаться как в здании, так и за его пределами в отдельных строениях.

Как выбрать аккумулятор для дома

ИБП для дачи мощностью 0,8 кВт

Если выключение света становится постоянным явлением, следует задуматься о приобретении накопителя электроэнергии для дома. Батарея для компьютера проблемы не решит, так как имеет ограниченный ресурс. Необходимы устройства, которые могут обеспечить нормальную жизнедеятельность людей на протяжении нескольких часов, а лучше — суток. Такая техническая рука помощи пригодится при масштабных авариях на линии.

Критерии выбора следующие

• сложность монтажа и ввода в строй;
• стоимость доставки и специального обслуживания;
• устойчивость к перепадам температуры и влажности;
• КПД, у современных устройств он достигает 98%;
• ресурс эксплуатации — 5000-10000 м/ч;

  Источник бесперебойного питания SVEN RT-500

• перегрузочная способность (выдерживание нагрузки при запуске генератора) — 200-300 %;
• время автоматического включения — хороший накопитель энергии для дома при отключении электричества начинает процесс преобразования уже через 10 мс;
• способность работы на малых нагрузках;
• автономность — бак, рассчитанный на сутки работы двигателя;
• качество тока — качественные накопители электроэнергии выдают ток с отклонением от значений промышленного не более 2%;
• количество циклов заряд-разряд — не менее 500;
• мощность — из расчета потребителей с запасом 30%, но не менее 6 кв;
• производимый шум — инверторы работают бесшумно.

Современные накопители электрической энергии большой мощности могут обеспечивать дом энергией на протяжении 1-2 суток. При восстановлении электроснабжения их отключать не надо, все происходит в автоматическом режиме.

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка российского производства Экомоторс является недорогим и эффективным аналогом накопителю Tesla PowerWall. Изделие используется для резервного питания частных домов, дач, офисов и прочих объектов, которые в любой момент могут отключить от электричества. Также его можно устанавливать в жилых фургонах, бытовках и передвижных столовых. Устройство накапливает энергию по низким тарифам в ночное время. Имеет компактные размеры, крепится на стене в вертикальном или горизонтальном положении.

Технические характеристики:

• емкость — 7,8 кВт/ч;
• напряжение батареи — 24 В;
• мощность — 7,2 кВт;
• размеры — 1000×500×250 мм;
• вес — 100 кг;
• количество циклов — 7000.

Контроль работы и состояния устройства осуществляется с помощью планшета Android с возможностью вывода информации на ПК или сотовый телефон.

Накопители электроэнергии для дома

Накопители энергии sess

Накопительные системы для частного дома способны обеспечить питанием на протяжении 24-48 ч. Этот показатель зависит от полноты зарядки, количества потребителей и емкости АКБ.

Используются такие типы батарей:

• Свинцово-кислотные. Недорогие, хорошо держат заряд и быстро выходят на полную мощность.
• Литий-ионные. Отличаются небольшим весом, низким саморазрядом и высокой емкостью.

Выбор определяется собственными потребностями и финансовыми возможностями.

Устройство накопителей

Накопители электроэнергии для дома и дачи представляют собой систему, состоящую из двух функциональных узлов, выполняющих определенную задачу:

• Аккумуляторный блок. Предназначен для накопления энергии от промышленной сети, топливного или ветрового генератора, солнечной панели или водяной турбины.
• Автономный инвертор. В режиме ожидания осуществляет подзарядку АКБ до заданного значения. При пропадании питания переключается в режим преобразователя постоянного напряжения в переменное (220 В или 380 В), подавая его во внутреннюю сеть жилья.

По месту расположения устройства подразделяются на встраиваемые, отдельно стоящие, напольные и настенные.

Типовое решение и модернизация

Инвертор МАП SIN Энергия 48-220 18 кВт HYBRID

В зависимости от потребностей и частоты отключения тока приобретается один или несколько элементов, которые соединяются последовательно или параллельно.

Для установки конструкции внутри помещения лучше брать модели AGM и гелевые. Они герметичны, хорошо переносят полный разряд и не требуют обслуживания.

Изделия с жидким электролитом выделяют пары кислоты, опасные для здоровья. Их можно устанавливать только вне жилых помещений. Такие модели при частых разрядах быстро изнашиваются.

Компания «Экомоторс» постоянно работает над усовершенствованием своей продукции. При этом она выпускается как серийно, так и под заказ.

Клиент может приобрести товар с такими модернизациями и характеристиками:

• мощность;
• емкость;
• сила тока;
• напряжение;
• продолжительность работы;
• количество фаз.

Исходя из внесенных изменений определяется конечная цена.

Применение накопителей электроэнергии

Источники бесперебойного питания для газовых котлов

Бытовые и промышленные накопители могут использоваться для повышения мощности, бесперебойного питания в аварийных ситуациях и автономного электроснабжения неподключенных к сети объектов.

Таковыми могут быть:

• дом;
• дача;
• кафе;
• мастерская;
• прорабская;
• котельная;
• водонапорная станция;
• склад;
• гараж.

Инверторные устройства не зависят от условий окружающей среды, но могут подзаряжаться от внешних источников, в том числе в процессе работы.

12 домашних накопителей энергии, которые могут соперничать с Тесла …

В конце октября прошлого года Маск представил Tesla Powerwall 2.0, новое поколение своей системы аккумуляции энергии для дома. Батарея имеет улучшенный дизайн и характеристики, но самое главное, что Powerwall показывает общее видение энергетики будущего. Идея в том, чтобы эффективно совместить частные солнечные станции и аккумуляторы, и дать людям больше возможностей производить чистую энергию, быть энергонезависимыми, и экономить средства.

Читайте также:
Как сделать аккумулятор Tesla PowerWall из батарей от ноутбука (видео)
Сколько солнечных панелей и аккумуляторов нужно для вашего дома
SUN2WHEEL — самодостаточный солнечный гараж для электромобилей

Интегрированные системы аккумуляции накапливают энергию, сгенерированную солнечными панелями, или заряжаются от сети, когда солнце не светит или потребление очень высокое. Они также обеспечивают владельца дома аварийным источником энергии для экстренных случаев. И хотя такие системы еще не проникли на рынки многих стран, компактность, гарантия, и отсутствие необходимости в обслуживании делают их очень перспективными.

Но Тесла — не единственная компания, которая предлагает свои системы аккумуляторов. Подобные решения уже есть у нескольких других производителей. Именно их мы и сравним здесь.

Что собой представляет Tesla Powerwall

Tesla Powerwall 2.0 — это блок литий-ионных батарей, который весит 122 кг, и монтируется на стене. Аккумуляторы производит компания Panasonic, тогда как Tesla производит все остальные компоненты. В будущем аккумуляторы для Powerwall будут производиться на собственных мощностях Tesla — Гигафабрике.

Цена Tesla Powerwall 2.0 — около $ 5,500, включая инвертор. Она может хранить до 13,5 кВт * ч энергии.
Установка является модульной, то есть при необходимости можно объединять до девяти аккумуляторов в мощную систему. По расчетам Tesla, монтаж будет стоить около $ 1,000, и доставки начнутся с января этого года.

11 альтернатив акумуляторам Tesla Powerwall

1. Аккумуляторы LG Chem RESU выглядят крупнейшим конкурентом Tesla Powerwall на сегодня. Хотя эта модель и не получает такого медиа внимания, но по характеристикам они очень похожи. Сейчас Chem RESU очень популярны на австралийском рынке, и осваивают рынки США и Европы.

Аккумуляторы могут накопить до 6,5 кВт * ч энергии, стоят около $ 4,000, но инвертор вы можете приобрести отдельно. Цена также не включает монтаж.

2. Sunverge предлагает системы аккумуляторов, которые дадут вам от 6 до 23 кВт * ч. Блок весит до 170 кг, и должен устанавливаться сертифицированным специалистом Sunverge.
Система комплектуется соответствующим приложением, которое мониторит потребление энергии, степень заряда от солнечных панелей. Цена системы колеблется от $ 8,000 до $ 20,000 в зависимости от емкости.

3. Компания ElectrIQ создает накопители энергии для дома в США, в нем хранится 10 киловатт-часов энергии и они будут доступны в конце года. Его розничная цена составляет $ 13 000 и включает в себя стоимость инвертора. Батарея должна быть установлена квалифицированным электриком.

4. Решение от Panasоnic даст вам 8 кВт * ч электроэнергии. Прибор доступен в Австралии, но планируется выход и на рынок Европы. Известно, что Panasonic поставляет аккумуляторы для всей продукции Tesla.

5. Nissan предлагает системы аккумуляции под брендом XStorage, которые сохраняют 4,2 кВт * ч энергии. Заказы начали приниматься в сентябре прошлого года, но модель пока доступна только в Европе.
Стоимость системы $ 4,500, включая стоимость монтажа. Nissan позиционирует себя как экологически ответственный производитель, используя бывшие в употреблении аккумуляторы в своих продуктах.

6. Аккумуляторы от Mercedes-Benz пока продаются в Германии и Австралии. Каждый накопитель сохраняет 2,5 кВт * ч энергии, но их можно сочетать в блоки до 20 кВт * ч. Инвертор не входит в стоимость оборудования.
Компания оценивает свою систему от $ 9,000 до $ 10,000. Владелец может мониторить заряд аккумуляторов с помощью специального мобильного приложения.


7. Стартап Orison предлагает 18 килограмовую батарею на дому. Это значительно легче, чем Powerwall Тесла, но она имеет место лишь 2,2 кВт · ч энергии. Один Orison блок стоит $ 1600.

Тем не менее, в отличие от батареи Тесла, вам не нужно обученного электрика, чтобы установить Orison. Продукт Orison приходит в виде плоской панели на стену или в виде напольной лампы, как показано ниже. Вы можете комбинировать панели или использовать несколько стоящих единиц для увеличения хранения.

8. Sonnen, немецкая компания, продает несколько вариантов домашних батарей-накопителей емкостью до 16 кВт · ч. Экологически компактная версия изображенная здесь имеет 4 кВтч энергии и стоит $ 5950. Она поставляется с инвертором.

Sonnen недавно привлекла $ 85 млн, чтобы расширить свою деятельность в Италии, Австралии, США и Великобритании. Компания продала более 15000 аккумуляторов и в настоящее время получает две трети своих доходов от своих немецких сделок. Но компания рассчитывает увеличить свою долю доходов за рубежом в следующем году.

9. SimpliPhi — компания производитель батарей для хранения энергии в домашних условиях, занимается этим примерно с 2002 года, но ее первоначальное название было LibertyPak. SimpliPhi предлагает несколько вариантов батарей, самая большая из которых хранит 3,4 кВт · ч энергии.

Батареи SimpliPhi могут быть объединены, чтобы образовать большой аккумулятор при необходимости. SimpliPhi публично не раскрывает информацию о ценах.

10. BMW предлагает вариант батареи 6,4 кВт · ч на дому, но не дает цену за единицу. Как и Nissan, BMW принимает устойчивый подход, многократно используя батареи из своей серии i3 BMW. BMW планирует в конечном итоге предложить две единицы, которые могут хранить 22 кВт и 33 кВт · ч.

11. Serenis ESS — аккумуляторная система с украинскими корнями. Особенность системы — она включает несколько модулей — литий-ионную батарею, гибридный инвертор, высокотехнологичные контроллеры, систему онлайн-мониторинга и управления энергопотоками. Это позволяет ей работать с солнечными модулями и ветрогенераторами, продавать энергию по «зеленому» тарифу.

FAQ ВОЛЬТС БЭТЭРИ

Мы собрали самые популярные вопросы и ответы на них в этом разделе

1. Как работает накопитель?

Домашний накопитель электроэнергии VOLTS — современное комплексное решение гарантированного бесперебойного питания вашего дома. Во время аварий и скачков в сети VOLTS, автоматически переключаясь, становится основным источником электроэнергии для дома. Способен заряжаться как от обычной электросети, так и от солнечных панелей, обеспечивая возможность создать собственное полностью автономное энергоэффективное электрообеспечение всего дома.

 

2. Как накопитель подключается к дому?

Как правильно VOLTS подключается к центральному электрощитку дома в разрыв между вводным электрическим счетчиком и распределительными групповыми аппаратами, обеспечивая резервирование всего дома. И при этом не требуется модернизация существующей системы электроснабжения!

 

3. Сколько модулей мне необходимо приобрести?

Для дома средней площадью 200 — 250 м2 достаточно 2-3 модулей ёмкости (версия накопителя 4кВт*ч или 6кВт*ч),чтобы полностью решить вопрос с бесперебойностью электроэнергии. Но разработанная система масштабирования емкости позволяет в любой момент в случае увеличения количества электроприборов в доме — добавить вплоть до 6-ти модуль внутрь установленного VOLTS.

 

4. Каким образом накопитель экономит электроэнергию?

Накопитель способен помочь вам экономить в первую очередь, на счете за электроэнергию, благодаря разнице тарифов день/ночь. Кроме того, если использовать накопитель как источник дополнительной мощности, он обойдется значительно дешевле, чем покупка и организация поставки новых мощностей у сетевых компаний. Накопитель электроэнергии обеспечивает не снижение вашего потребления, а резервацию энергии для расширения ваших потребительских возможностей, а также умное управление энергосистемой вашего дома.

 

5. Когда окупится накопитель?

Всё зависит от системы, которую вы планируете установить, от того, сколько вы потребляете, каким тарифом пользуетесь. Инвестируя в систему накопления, вы инвестируете в комфорт и электроэнергетическую независимость, вопрос окупаемости вторичен.

 

6. Зачем мне накопитель, ведь в России дешевая электроэнергия?

Это зависит от каждого конкретного объекта. Небольшой дачный дом действительно потребляет не так много, однако в России есть сложности с получением дополнительных мощностей. Большие домовладения с множеством электроприборов или электроотоплением получают внушительные счета за электроэнергию. Кроме того, существует разница по тарифу день/ночь, на которой накопитель может помочь сэкономить.

 

7. Что делать, когда в накопителе кончится электроэнергия, искать генератор?

Если потребление электроэнергии в вашем хозяйстве велико, то можно установить бОльшее аккумуляторных количество модулей, VOLTS BATTERY предполагает гибкость в расширении мощностей.

 

8. Вы предлагает использовать накопитель и солнечные панели, но в моем регионе почти нет солнечных дней.

То, что солнечные батареи не способны работать в облачную погоду – распространенное заблуждение. Когда прямые солнечные лучи не падают на поверхность панелей, генерация действительно снижается, но не более, чем в три раза. Для подсчета суммарной электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями в разных регионах есть специальные калькуляторы.

 

9. Как часто литий-ионные батареи врываются?

Взорваться они могут в двух случаях: при внутреннем замыкании и при механических повреждениях. От первого случая VOLTS BATTERY застрахован платой-предохранителем, а второй – крайне маловероятен. Если сравнивать с электромобилем, который находится в движении (соответственно, возникает риск столкновения и последующего повреждения аккумулятора), накопитель находится на стене, каждый аккумулятор отделен специальным изолированном боксом, а вместе они защищены модульным железным корпусом. Вряд ли кто-то будет вскрывать комплектующие и специально наносить механические повреждения с целью спровоцировать взрыв.

 

10. Есть ли у VOLTS BATTERY сертификация?

Все наши компоненты сертифицированы, а еще VOLTS BATTERY запатентован.

Накопители энергии для эффективной работы энергосистемы

С самого момента появления электрических сетей большой проблемой была зависимость уровня потребления энергии от времени суток. В наше время к ней прибавилась зависимость выработки электроэнергии от множества факторов, быстро меняющихся в течение дня. Да, увы, такова плата за прогресс — внедрение альтернативной энергетики. Помочь решить проблему способны накопители электроэнергии.

Для гармонизации пиков производства и потребления электроэнергии нужно использовать накопители большой емкости. И в первую очередь следует определиться, где их устанавливать.

Загорская ГАЭС

Накопитель, установленный на электростанции

Довольно распространенное решение в солнечной энергетике. В готовый комплект солнечных панелей, применяемых в жилом секторе, как правило, входят аккумулятор и контроллер, управляющий его зарядом-разрядом. В итоге пользователь получает привычный ему интерфейс — стандартную розетку, с которой можно стабильно снимать мощность не выше определенного значения. На солнечных электростанциях, работающих по технологии Thermal Solar, а это, как правило, очень крупная электрогенерация, под действием солнца плавятся минеральные соли, их расплав держит тепло длительное время, хоть всю ночь. Благодаря данной особенности генерация электричества стабильно происходит круглые сутки.

Накопитель, установленный у потребителя

Решение, активно продвигаемое сейчас на рынок рядом производителей, в том числе компанией Tesla. Аккумулятор заряжается от сети в промежуток времени, который задал контроллеру пользователь. Например, это может быть временной интервал, когда цены на электроэнергию самые низкие. Тогда накопитель позволяет экономить средства клиента, а для электросетевой компании — получить реальный эффект снижения пиковой нагрузки на сеть за счет применения нескольких тарифов в зависимости от времени суток. Другое преимущество — появляется возможность подключать к электросети приборы с большей мощностью, чем позволяет линия электропередачи, идущая к клиенту. Накопитель потихоньку запасает энергию на протяжении длительного промежутка времени, а затем отдает большую мощность на протяжении относительно короткого промежутка времени. Скажем, не позволяют провода, идущие к потребителю, передавать ток более 10 А.

Но современные электропечи для кухни потребляют не менее 16 А. Выход простой — ставим накопитель. Пока вы спите или занимаетесь своими делами, он в течение 4 часов накапливает нужное количество энергии, отдавая потом в электропечь на протяжении 2 часов ток 16 А, позволяя вам запечь индейку (пример учитывает потери в преобразователе и аккумуляторе).

Накопитель, установленный в ключевых узлах электросети

Идея, на самом деле, довольно старая. Например, в 1987 году рядом с Москвой была построена Загорская гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС), позволяющая сгладить пики потребления, характерные для большого города. Самый известный проект, реализованный в 2017 году — увеличение суммарной подключаемой мощности в одном из удаленных регионов Австралии без реконструкции ЛЭП. Компания Tesla поставила гигантский накопитель, который равномерно запасает электроэнергию, не создавая ярко выраженных пиковых нагрузок на ЛЭП, что позволило избежать ее реконструкции. Но клиенты электрической компании могут получать от накопителя на пиках потребления гораздо большую мощность, чем могла бы выдержать ЛЭП.

В зависимости от места установки определяется емкость накопителя. Емкость накопителя, используемого в солнечных электростанциях для индивидуального применения, составляет не более 2 кВтч. Накопители, устанавливаемые у бытового потребителя, имеют емкость не более 7 кВтч. Для промышленных потребителей под заказ изготавливают накопители емкостью 100 кВтч. Что же касается накопителей, устанавливаемых в узлах энергосистемы, то их емкость составляет порядка сотен МВт — единиц ГВт.

Аккумуляторы

Для накопителей, выравнивающих энергопотребление, обычные свинцово-кислотные аккумуляторы не подходят. Это связано с малым количеством циклов заряда-разряда, а также необходимостью обслуживания аккумуляторов (при-ходится регулярно доливать дистиллированную воду из-за испарения электролита). В солнечных электростанциях небольшой мощности применяются так называемые гелевые аккумуляторы. В них электролит находится не в форме жидкости, а в форме геля. Такие аккумуляторы не требуют обслуживания. Их недостатком является то, что при зарядке свыше номинального уровня они быстро выходят из строя, но эта проблема решается при помощи современных микропроцессорных контроллеров. Уникальным преимуществом гелевых аккумуляторов является их возможность работы при низких (до —15°С) температурах. Благодаря этому нет необходимости специально отапливать накопитель, размещенный на улице, достаточно тепла, отводимого от контроллера.

Более совершенными являются никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы. Они надежны и обеспечивают сохранение большего количества энергии в меньшем объеме. Тем не менее для накопителей энергии, сглаживающих пики потребления в сети, данные аккумуляторы непригодны из-за ярко выраженного «эффекта памяти». При неполном разряде и последующем заряде емкость аккумулятора снижается. Требуется полностью разряжать аккумулятор и потом заряжать его до 100%. Для рассматриваемого применения такие аккумуляторы непригодны. Более продвинутые никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы обладают большей емкостью, «эффект памяти» в них менее выражен, но все-таки присутствует.

Аккумуляторы типоразмера 18650 используются в электромобилях,
и они же являются основой накопителей энергии

Наиболее популярным сейчас являются литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы. Именно их сейчас используют в накопителях, устанавливаемых непосредственно у потребителей, а также в ключевых местах электросети. Кстати, идея создания накопителя, стоящего у потребителя дома, возникла из необходимости использования аккумуляторов типоразмера 18650, применяемых в электромобилях. По мере износа аккумуляторной батареи в электромобиле производитель забирает ее себе обратно (почему — будет сказано далее). Аккумуляторы, которые уже не могут обеспечить нужную тягу электромобилю, тем не менее подходят для использования в бытовом накопителе энергии. После всестороннего тестирования их туда и ставят. Что же касается накопителей, устанавливаемых на узлах электросети, то в них используют новые аккумуляторные батареи, но есть проекты построения таких накопителей и на основе аккумуляторов, ранее стоявших в электромобилях.

Накопитель Tesla Powerwall 2

Преимуществами Li-Ion аккумуляторов являются: высокая плотность накапливаемой энергии, пренебрежительно малый уровень «эффекта памяти», низкое выходное сопротивление, что позволяет на пиках нагрузки отдавать потребителю большую мощность. Но есть и недостатки. При неправильных зарядке и эксплуатации аккумуляторы не просто выходят из строя, они могут воспламеняться и даже взрываться. Проблема решается с помощью микропроцессорных контроллеров в зарядных устройствах, тем не менее, иногда такие устройства могут давать сбои. Литий — чрезвычайно токсичный химический элемент, вот почему производители электромобилей в обязательном порядке забирают себе обратно отработавшие свое аккумуляторы. Наконец, запасы лития в мире ограничены, уже в ближайшее время прогнозируется нехватка этого металла.

Большие надежды возлагаются на так называемые водородные аккумуляторы, в которых вода расщепляется путем электролиза на кислород и водород. Энергия хранится в виде водорода, который потом используется для выработки электричества. В настоящее время по-прежнему этот проект находится на стадии исследований, так как водород взрывоопасен и легко улетучивается из резервуара, где он хранится.

Суперконденсаторы

Принципиальным недостатком аккумуляторов является то, что электрическая энергия в них при заряде превращается в химическую, а при разряде — из химической в электрическую. Такие преобразования обуславливают потери энергии, а также ограниченное количество циклов заряд-разряд (до 3000 у массово выпускаемых Li-Ion аккумуляторов).

Решение проблемы заключается в том, чтобы накапливать непосредственно электрическую энергию в конденсаторе. В накопителях применяют так называемые суперконденсаторы (другие названия — ультраконденсаторы, ионисторы) емкостью от 1000 Ф каждый, соединенные в большие массивы.

Суперконденсаторы — перспективная технология, но пока она слишком дорогостоящая

Ультраконденсаторы имеют КПД, близкий к 100%, количество циклов заряда-разряда у них практически не ограничено. И, что немаловажно, суперконденсаторы безопасны в эксплуатации и не содержат вредных для природы веществ.

К недостаткам суперконденсаторов следует отнести дороговизну этих устройств, а также сопутствующего оборудования. Кроме этого, по плотности хранения энергии суперконденсаторы пока уступают Li-Ion аккумуляторам, что обуславливает большие размеры накопителей.

В сша был проведен эксперимент по использованию накопителя на суперконденсаторах в солнечной электростанции, питающей кампус крупного университета. В итоге эффективность работы электростанции возросла в 1,5 раза по сравнению с использованием li-ion аккумуляторов. Но пока широкого применения для сглаживания пиков энергопотребления конденсаторы не получили.

ГАЭС

Гидроаккумулирующая электростанция состоит из нижнего водохранилища, верхнего водохранилища и реверсивных турбин. При избытке электроэнергии в регионе турбины потребляют энергию, поднимая воду из нижнего водохранилища в верхнее. При недостатке электроэнергии турбины переходят в режим генерации, вода из верхнего водохранилища поступает в нижнее, в результате вырабатывается электроэнергия.

Недостатком ГАЭС является то, что при их строительстве приходится вмешиваться в уже сложившиеся природные комплексы. Кроме этого, наиболее успешные проекты ГАЭС были реализованы в горной местности, где есть твердые горные породы и легко обеспечить перепад уровней между двумя водохранилищами. Строительство Загорской ГАЭС в Московской области сопровождалось большими трудностями, связанными с оползнями, из-за чего на полную мощность электростанция заработала в 2003 году. Вторую очередь Загорской ГАЭС начали строить в 2007 году, и, по тем же причинам, на момент написания статьи строительство так и не было завершено.

Зеленчукская ГЭС-ГАЭС

Пневматические системы

Принцип их работы достаточно прост. С помощью насоса сжимается воздух и закачивается в резервуар. При необходимости расходования электроэнергии воздух выпускается из резервуара, проходя через турбину, вырабатывающую электроэнергию. Идея тоже древняя, относится к XIX веку. Главный недостаток — КПД не превышает 55%. Тем не менее в XX веке аккумулирующие электростанции на основе сжатого воздуха широко использовались в США и Германии. Кстати, в Германии для закачки воздуха использовались заброшенные соляные шахты. Но потом все сошло на нет — последняя электростанция на сжатом воздухе была запущена в США в 1991 году.

В 2010-х годах идею возродили, и на деньги Европейского союза запущен исследовательский проект Ricas 2020, направленный на поиск новых способов использования сжатого воздуха для накопления энергии с более высоким КПД. Но пока ни о каких реальных результатах не известно.

Супермаховик

Накапливать электроэнергию можно и в механическом виде. Раскрутить тяжелый маховик, и он некоторое время будет вращаться, приводя в действие генератор. Для того, чтобы не мешало трение воздуха, маховик вращается внутри герметичного кожуха, из которого откачан воздух. Технически реализовать эту идею очень просто, КПД достигает 98%. Выпускаются накопители на супермаховиках с емкостью до 25 кВтч. Но широкого применения они пока не получили. Причина заключается в том, что не удается быстро управлять отдачей электроэнергии в сеть. Кроме этого, со временем частота вращения маховика падает, и мощность, отдаваемая накопителем в сеть, падает.

Электромобиль как накопитель

В электромобиле есть аккумуляторы, выпрямитель и инвертор — все элементы накопителя для выравнивания пиков потребления электроэнергии. Почему бы не задействовать электромобиль в качестве накопителя энергии, пока он стоит в гараже?

Компании Renault и Nissan уже выпускают электромобили, способные отдавать энергию, накопленную в аккумуляторе. А Schneider Electric создала электрическую зарядную станцию, поддерживающую данную функцию. В Великобритании рассматривается вопрос о том, что-бы предоставлять электромобилям бесплатную парковку в обмен на определенное количество электроэнергии, отдаваемое во время стоянки в сеть.

Компания Renault начала выпуск электромобилей, способных работать как накопители

Наконец, в той же Великобритании рассматривается законопроект, обязывающий владельцев электромобилей подключать их к электросети для выравнивания баланса все то время, пока они не ездят. С 2018 года компания Renault проводит масштабный эксперимент на португальском острове Мадейра по испытанию технологии обратной поставки электроэнергии в сеть от электромобиля.

Будущее — за распределенным хранением энергии?

Технологии сглаживания пиков выработки электроэнергии и ее потребления, существовавшие до недавних пор, исходили из реалий XX века — централизованной энергосистемы без возможности управления оборудованием, установленным у клиента. Установка гигантского накопителя на аккумуляторах в Австралии — это всего лишь способ улучшить энергосистему, созданную в прошлом веке, но не изменить ее кардинально.

С распространением альтернативной энергетики генерация становится все более децентрализованной. При этом уже нельзя точно определить место в энергосистеме, куда следует подключить гигантский аккумулятор, чтобы выровнять баланс. По мнению автора статьи, будущее принадлежит не только децентрализованной генерации, но и децентрализованному хранению электроэнергии. В каждой квартире, в каждом офисе или заводе будет стоять локальный накопитель электроэнергии. Путем предоставления скидок или жесткого законодательного регулирования пользователя простимулируют (обяжут) подключать такой накопитель к управляющей системе. Электроэнергетическая компания будет с помощью технологии «Интернета вещей» дистанционно регулировать процесс накопления электроэнергии и отдачи ее в сеть. Тем самым будут сглаживаться пики выработки и потребления электроэнергии.

На самом деле, «первой ласточкой» такого подхода уже стали серьезные вложения британского правительства в разработку технологии использования электромобилей как накопителей для электросети и проект законодательно обязать владельцев электромобилей использовать их в таком качестве.

В итоге гигантские накопители энергии вроде ГАЭС или же огромной аккумуляторной батареи, установленной в австралийской пустыне, станут просто не нужны. Накопление электроэнергии будет осуществляться только у пользователей, в недорогих компактных устройствах. Развитие технологии суперконденсаторов позволит обеспечить надежность и безопасность таких накопителей.

Источник: Алексей Васильев, журнал «Электротехнический рынок» №3 Май-Июнь 2019

Накопитель электроэнергии для дома VOLTS аналог Tesla Power Wall

Описание

Накопитель электроэнергии VOLTS это современная альтернатива дизельным генераторам. Устройство может использоваться как резервный источник энергии при перебоях основного электроснабжения. Обезопасит ваши электроприборы, повысит качество поступающей в дом электроэнергии сглаживая пиковые нагрузки, что особенно актуально для загородных домов.

Накопитель электроэнергии VOLTS наш ответ Tesla Power Wall. Отечественная разработка, Российское производство в городе Санкт-Петербург, VOLTS намного мощнее и дешевле своего зарубежного аналога. Обладает возможностью увеличения емкости электронакопителя до 12 кВт*ч, посредством установки дополнительных модулей емкостью по 2 кВтч. Базовая версия системы хранения энергии VOLTS поставляется с модулем емкостью 2 кВт*час. Система хранения энергии построена на базе Li-Ion аккумуляторов с BMS, что гарантирует высокий срок службы накопителя.

Экономическая выгода накопителя электроэнергии VOLTS обусловлена возможностью использования его совместно с солнечными батареями. Это даёт полную автономность вашему дому и заметную экономию при оплате счетов за электроэнергию. А отсутствие шума, выбросов углекислого газа и других вредных веществ в атмосферу, сделает ваш дом по настоящему экологичным и комфортным даже в случае длительных перебоев в сети электроснабжения.

Важной особенностью является возможность управлять энергонакопителем при помощи мобильного приложения. В личном кабинете вы сможете производить онлайн-мониторинг и смотреть статистику потребления электроэнергии, удаленно управлять устройством и получать бонусы за использование. Также есть возможность интеграции с умным домом и голосовым помощником Siri.

Накопитель электроэнергии для дома производства VOLTS это готовое решение — не потребуется вести строительные работы, переделывать электрику, устанавливать новые провода и розетки — все то, что обычно следует после покупки обычного ИБП для дома. В VOLTS уже все предусмотрено, накопитель одинаково просто интегрируется в электрическую сеть Вашего дома, независимо от того, сколько фаз сети в доме.

Ключевые преимущества накопителя электроэнергии VOLTS

• Li-Ion аккумулятор с BMS
• Увеличение емкости дополнительными модулями
• Встроенный коммутатор фаз
• Возможность подключения солнечных батарей
• Возможность использования зеленого тарифа
• Онлайн-мониторинг
• Интеграция с умным домом и голосовым помощником Siri
• Полностью готовое решение из коробки
• Может работать автономно без электрической сети

Инструкция Накопитель электроэнергии VOLTS

Накопитель электроэнергии для дома Tesla PowerWall 2.0

Производство энергии за последний век нанесло колоссальный вред окружающей среде нашей планеты.

 Использование ископаемых источников, их сжигание и выброс отходов в атмосферу — одна из причин смены климата на Земле.

Презентация накопителя энергии для дома Tesla Energy Powerwall 2.0 на выставке в Хауторн (Hawthorne), Калифорния, 30 апреля 2015 года

Когда ситуация стала критической, люди начали задумываться об альтернативных источниках энергии. Кто-то задумывается, а кто-то делает. Накопитель электроэнергии PowerWall 2 0 — один из примеров действий.

Альтернативные источники энергии

Уже давно человечеством были придуманы солнечные батареи и ветряки. Они преобразуют солнечные лучи и ветер в электроэнергию, которую используют люди для своих повседневных нужд. Солнечные батареи применяют в многочисленных сферах жизни человечества: в космосе, в быту, на производстве.

Принцип организации построения электросети от солнечных панелей и накопителя для дома Tesla PowerWall 2.0

В странах Скандинавии люди устанавливают батареи на крыши своих домов, расходуют электроэнергию, а остатки продают соседям. У них получилось не только отказаться от традиционных источников электричества, но и заработать небольшую сумму денег на свои расходы.

Американская компания Tesla пошла дальше и предложила миру PowerPack — солнечную батарею нового поколения. Она представляет собой целую крышу, а не отдельные маленькие солнечные батареи. Представлено четыре вида такой конструкции, что позволяет подобрать крышу под архитектуру своего дома. Такая технология способа брать на себя все расходы электроэнергии среднестатистической семьи.

Идея Tesla состоит в том, чтобы накопленной энергией заряжать автомобиль или автомобилем запитывать дом электричеством

Куда девать лишнюю энергию? Не всегда получается расходовать всё электричество, которое человек получается от ветряков и солнечных батарей. Отличным вариантом станет накопитель энергии.

PowerWall от Tesla

Илон Маск высказывается об идее создания новой эры «зелёной энергетики», полного отказа от производства электричества на земных ископаемых. Шагом вперёд стал выпуск домашнего накопителя энергии PowerWall, который стоит применять при наличии ветряков или солнечных батарей, в частности, PowerPack.

Илон Маск презентует Powerwall на 10 кВт

Использование такой технологии — инвестиция в будущее и снижение расходов на электроэнергию. В США, когда люди возвращаются с работы, вырастают тарифы на потребление энергии. Использование PowerWall позволяет накопить электричество от альтернативных источников в течение дня, а затем потреблять её в вечернее время суток.

Автозаправочная станция для машин Tesla будет доступна по всему миру

Накопитель энергии может стать запасным источником питания на случай, если будет отключено центрально энергоснабжение. Полного запаса ёмкости хватит на обеспечение дома в течение нескольких часов. Излишки можно продавать соседям.

Доступно две версии: PowerWall и PowerWall 2.0. Отличаются они запасом энергии. Первая версия имеет два варианта: на 7 кВч ($3000) и 10 кВч ($3500). Вторая версия предлагает ёмкость на 14 кВч за 5,5 тысяч долларов.

Система из солнечных панелей и Tesla PowerWall, смонтированной на фасаде дома

Использование этой новации возможно и на производстве. Два, три и более аккумулятора можно объединить в одну систему и увеличить запас резервной энергии в разы. Всего можно соединять до 9 накопителей Tesla. Маленькие производства могут работать только на альтернативной энергии благодаря технологии американской компании.

Практическую пользу дополняет красивый внешний вид. Аккумулятор Tesla не только не испортит интерьер любого помещения, но в некоторых случаях сможет его дополнить. Размеры у него небольшие, много места он не занимает.

PowerWall не портит внешний вид, и имеет влагозащищенный IP65 корпус и может размещаться на стене дома для дозарядки автомобиля

Внедрение новации может статьи большим шагом в будущее, в возможности скоро отказа от использования традиционных источников энергии. Это сделает окружающую среду чище и позволит нормализовать проблемы с изменением климата.

Альтернатива для России

Техника Tesla на российском рынке не имеет особого распространения, возможно дело в высокой стоимости оборудования. Подсчитаем, цена в США за единицу оборудования составляет $5500 для PowerWall 2.0 на 14 кВт*ч. Инсталляция стоит $1500, при увеличении количества оборудования цена увеличивается на $100.

С инсталляцией стоимость PowerWall 2.0 составит $7000/1шт. При депозите в $500 граждане могут стать обладателями накопителя.

При наличии солнечных модулей на 4 кВт дом не зависит от городской энергии.

При стоимости солнечных панелей порядка $200/шт за 250 Вт, нужно 16 панелей и один инвертор, чтобы получить 100% энергонезависимый дом, который питается от солнечной энергии и Powerwall. Это условие справедливо при потреблении дома 10 кВт/день (400 Вт/час).

Стоимость энергии в США 10 руб/день, 2 руб/ночь, стоимость оборудования будет составлять порядка $14000. Банки дают кредиты при взносе 10% от стоимости товара под 2-3% годовых, таким образом, за $140 долларов в месяц потребитель сможет заряжать машину и обеспечивать энергией дом.

В России все печальнее. Стоимость электроэнергии составляет 3-6 руб/кВт. Стоимость оборудования пройдя через таможню будет составлять на 54% больше. Только накопитель PowerWall 2.0 увеличится в стоимости до $10000 без учета монтажа и доставки до объекта.

Компании, для которых вопрос в обеспечении резервным источником питания является приоритетным обязаны потратить значительные средства на покупку оборудования либо создавать альтернативные сборки. Поэтому когда до нас дойдут накопители энергии — вопрос без ответа. Основным направлением компании Илона Маска является рынок энергетики США.

Тяжелая энергетика | Журнал Популярная Механика

Штангисты знают, что поднять вес мало — важно его удержать. Сколько бы мы ни произвели чистой — или любой другой — энергии, от нее будет мало толка, если мы не умеем ее хранить. Но что способно накапливать гигаватт- и тераватт-часы, а в нужный момент за секунды отдать их в сеть? Только что-нибудь по‑настоящему серьезное. Водохранилища и поезда, бетонные поплавки и даже лифты-многотонники, разработанные в Новосибирске. О них мы и поговорим, вспомнив по пути школьную физику.

Профессор из Беркли Дэвид Каммен считает электросети самой сложной машиной, которую когда-либо создавало человечество: «Она самая большая, самая дорогая, включает больше всего компонентов и при этом элегантно проста. В ее основе лежит единственный принцип — приток энергии должен постоянно равняться оттоку». Система работает как ресторан быстрого питания: сколько заказано блюд, столько и приготовлено, лишнее приходится выбрасывать. Между тем потребление электроэнергии меняется постоянно и довольно ощутимо.

Взглянув на графики, легко заметить, что нагрузка на сеть следует суточным и недельным циклам и повышена во время зимних холодов. Работа солнечных электростанций с этими периодами согласуется плохо: излучение есть именно тогда, когда его энергия меньше всего нужна, — днем. А ярче всего солнце светит летом. Производство электроэнергии ветряными станциями тоже подчиняется погодным условиям. Реакторы АЭС нельзя подстраивать под нужды потребителей: они выдают постоянное количество энергии, так как должны функционировать в стабильном режиме. Регулировать подачу тока в сеть приходится, меняя объемы сжигаемого топлива на газовых и угольных ТЭС. Энергосеть постоянно балансирует между выработкой электростанций и нуждами потребителей.

Cравнение потребления и генерации электроэнергии различными источниками на примере декабря 2012 года (по данным BM Reports).

Если бы тепловые электростанции не приходилось регулировать и они могли работать всегда в оптимальном режиме, их ресурс был бы выше, а стоимость и потребление топлива — ниже. Но для этого сеть должна иметь запас энергии, который накапливался бы в периоды избыточного производства и отдавался на пиках потребления. Ну а если уж мы хотим вовсе отказаться от углеводородов и использовать только чистое электричество возобновляемых источников, то без средств для накопления энергии и стабилизации ее подачи в сеть никак не обойтись… Есть идеи?

Варианты очевидные

Электросети начали проектировать больше века назад с учетом технологий того времени, и сегодня даже в самых развитых странах они нуждаются в модернизации, в том числе во введении «амортизирующего» компонента, накопителей соответствующей мощности. Пока что такими проектами не могут похвастаться даже США: по данным за 2017 год, все имевшиеся в стране промышленные накопители имели мощность лишь около 24,2 ГВт, тогда как генерирующие мощности составили 1081 ГВт. Текущие возможности России в области накопления — чуть больше 2 ГВт, а всего мира — 175,8 ГВт.

Почасовое потребление в Великобритании в течение одного зимнего и одного летнего месяцев 2009 года. Максимум потребления пришелся на шесть часов январского утра (58,9 ГВт), минимум — на теплый субботний вечер в июле (22,3 ГВт), разница более чем вдвое.

Почти весь этот объем приходится на гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Самая большая в России Загорская ГАЭС имеет мощность 1,2 ГВт, а самая мощная в мире работает в Вирджинии. Станция Bath County мощностью 3 ГВт и высотой 380 м способна накачивать воду в верхний резервуар и спускать в нижний со скоростью около 50 тыс. т в минуту. Такие накопители превращают электричество в потенциальную энергию воды и вырабатывают его обратно с потерями лишь 30%. Однако их недостатки вполне очевидны: водохранилища требуют сложного рельефа, обширной и часто нужной площади и связаны с неизбежными потерями на испарение.

Сегодня больше 98% мировых мощностей накопителей приходится на ГАЭС, а из оставшегося количества около трети используется в химических аккумуляторах. Прежде всего, это обычные литий-ионные батареи: крошечные размеры ионов лития делают их отличными носителями заряда, позволяя добиться высокой плотности энергии. По оценке Джорджа Крабтри из Аргоннской национальной лаборатории министерства энергетики США, литий-ионным аккумуляторам для широкого применения необходимо стать как минимум впятеро более емкими и на столько же более дешевыми. Но даже в этом случае они останутся токсичными и взрывоопасными.

Некоторых их недостатков лишены альтернативные проекты: сегодня создан целый «зоопарк» электрохимических элементов. Например, аккумуляторы профессора Дональда Садоуэя на основе жидких металлических электродов и расплава соли требуют для работы высоких температур, зато они безопасны и намного дешевле литий-ионных. Однако любые батареи со временем неизбежно деградируют и уже лет через десять потребуют серьезных и регулярных вложений в обновление… Что нам остается, помимо этого?

Школьная физика

Инженеры любят простые и остроумные решения, и многие проекты накопителей основаны на довольно простой физике. Базовые формулы, позволяющие оценить энергию таких систем, проходят еще в средней школе. Скажем, вращательная кинетическая энергия пропорциональна массе и квадрату скорости, что позволяет сохранять электрическую энергию во вращении тяжелого маховика. Такие накопители отличаются великолепной управляемостью и надежностью, они используются на транспорте и даже в космосе. Однако самые мощные из них способны обеспечить разве что небольшую электростанцию, стабилизируя выдачу тока, и эффективны лишь на небольших промежутках времени — не больше четверти часа.

Из той же школьной физики мы помним, что энергия идеального газа пропорциональна его давлению, что дает возможность накопить ее в виде сжатого воздуха. Емкостью для него могут служить герметичные цистерны, как у 9-мегаваттного накопителя Next Gen CAES на одной из электростанций в Нью-Йорке, штольни заброшенных шахт или естественные пещеры-каверны. На том же принципе разницы давлений работает предложенный немецкими инженерами концепт ORES. Полые бетонные емкости погружаются на дно и подключаются к офшорной электростанции: избыток энергии они накапливают, закачивая внутрь воду, а при необходимости она под давлением сжатого внутри воздуха выбрасывается наружу, запуская генератор.

Баланс на масштабах от секунд до недель Накопители энергии, работающие на разных принципах, имеют свои преимущества и недостатки, и могут подходить для различных задач. Одни оптимальны в поддержке электростанций, другие — на этапе передачи и распределения энергии, третьи — для крупных потребителей, четвертые — для конечных пользователей, в их домах и мобильных гаджетах.

Пригодится нам и энергия тепловая: например, концерн Siemens уже сооружает для одной из ветряных электростанций под Гамбургом накопитель, запасающий энергию в тепле 100 тонн камня. Избыток выработки будет направляться на их нагрев, чтобы затем груз, остывая, превращал воду в пар, вращающий турбину генератора. Впрочем, чаще энергию градиента температуры используют для накопителей энергии на солнечных электростанциях. Зеркала концентраторов фокусируют свет, раскаляя теплоноситель (обычно расплавленный солевой раствор), который продолжает отдавать тепло и днем, и ночью, когда солнце уже не светит, — в полном согласии с изученными в школе началами термодинамики.

Еще ближе нам элементарная формула потенциальной энергии тела в поле тяжести Земли: E = mgh (где m — масса груза, h — высота его подъема, g — ускорение свободного падения). Именно в таком виде запасают ее мощные и надежные ГАЭС или проект немецкой компании Heindl Energy, поднимающий водным столбом внутри цилиндра цельный гранитный поршень диаметром до 250 м. Потенциальную энергию накапливают и тяжелые железнодорожные составы проекта ARES, которые буксируют бетонные грузы вверх и вырабатывают ток, когда спускаются с ними. Но для всего этого нужно иметь наготове холм высотой в несколько сотен метров и — как в случае с ГАЭС — большую площадь под строительство… Есть ли другие возможности?

Гравитационный накопитель Проект профессора Эдварда Хейндля обещает мощность до 8 ГВт — этого достаточно для того, чтобы обеспечивать энергией 2 млн потребителей в течение суток.

Вариант почти невероятный

Накопитель в новосибирском Академгородке много места не занимает. За самым обыкновенным забором стоит новенькое здание размером с пятиэтажку — шоу-рум, в котором размещен действующий прототип твердотельной аккумулирующей электростанции (ТАЭС) высотой 20 м и мощностью 10 кВт. Внутри здания вдоль стен расположены две узкие ячейки ТАЭС шириной около 2 м и длиной около 12.

Принцип работы их основан на накоплении потенциальной энергии: двигатель потребляет электроэнергию из сети и с помощью каната поднимает наполненные грунтом полимерные мешки. Они крепятся наверху и в любой момент готовы начать спуск, вращая вал генератора. По словам основателя проекта «Энергозапас» Андрея Брызгалова, инженеры изучили почти сотню идей для промышленных накопителей энергии, но не нашли подходящего варианта и создали собственный.

Твердотельный накопитель Полномасштабная ТАЭС будет достигать 300 м в высоту и сможет накапливать до 10 ГВт·ч. При грузообороте до 14 млн т в сутки она будет производить на грунт давление до 4 кг/см2 — меньше, чем обычная пятиэтажка. Расчетный срок службы: 50 лет.

В самом деле, Россия — страна богатая, но не рельефом. «Это практически ровный стол, — рассказывает Андрей Брызгалов, — возводить ГАЭС можно лишь в отдельных районах, остальное — равнинная плоскость». В отличие от водохранилища, ТАЭС можно установить где угодно: для строительства не требуется водохранилищ и естественного перепада высот. Мешки заполняются местным грунтом, который добывают при строительстве фундамента, а строить можно в чистом поле, которого в России достаточно.

Оптимальная мощность ТАЭС при высоте 300 м будет порядка 1 ГВт, а емкость определяется площадью накопителя и при застройке 1 км² составит 10 ГВт·ч, то есть станция займет примерно в пять раз меньше места, чем аналогичная ГАЭС. Тысячи специальных многошахтных лифтов, снабженных системой рекуперации, будут перемещать за сутки около 15 млн т груза. «Ежедневный грузооборот одной такой ТАЭС будет всемеро больше, чем у крупнейшего мирового порта, Шанхайского, — объясняет Андрей Брызгалов. — Вы представляете себе уровень задачи?» Неудивительно, что дальше начинается физика уже отнюдь не школьного уровня.

«Мы не можем позволить себе строить сразу 300-метровую башню, — говорит Андрей Брызгалов, — это по меньшей мере легкомысленно. Поэтому мы делаем конструкцию минимальных размеров, при которых она обладает свойствами полноразмерной ТАЭС». Как только проект получит господдержку в рамках Национальной технологической инициативы, в «Энергозапасе» приступят к работе. Возведение 80-метровой башни мощностью более 3 МВт позволит испытать строительные решения, которые на данный момент прошли только модельные испытания на многоядерных компьютерных кластерах.

Сложная наука

В самом деле, какой бы простой ни была высотная конструкция, ей предстоит столкнуться с опасностью землетрясений и нагрузкой ветра. Но вместо обычных решений с применением все более мощных и тяжелых несущих элементов из стали и бетона ТАЭС использует массу инженерных находок. Для борьбы с ветром ее окружат защитной «юбкой», которая раскинется на ширину примерно в четверть радиуса самой станции. Она будет превращать горизонтальное давление ветра в вертикальную нагрузку, на которую рассчитана конструкция. «Это позволяет значительно сократить расходы на металл, который применяют для компенсации изгибных нагрузок, снизить себестоимость ТАЭС и тем самым поднять ее конкурентоспособность», — объясняют разработчики.

Сейсмические колебания демпфирует сама конструкция — матрица вертикальных колонн, к каждой четверке которых подвешено до девяти 40-тонных грузов. «В любой конкретный момент перемещается лишь небольшое количество груза, остальное действует как отвес, подавляя раскачивание. Несмотря на огромную массу, даже благодаря ей мы получили самое сейсмостойкое здание в мире, — уверяет Андрей Брызгалов, — причем практически без дополнительных расходов». Легкая, простая, лишенная перекрытий, такая башня будет в несколько раз дешевле обычного здания тех же размеров.

Накопители

Тип	Мощность	Время отклика	Продолжительность накопления и отдачи	Эффективность накопления-отдачи
Гравитационные / ГАЭС, ТАЭС /	МВт, ГВт	Секунды, минуты	От часов до недель	70−85%
Термические / солевые /	МВт	Минуты	Часы	80−90%
Электрохимические / МВт Li-Ion и другие /	Вт, МВт	Миллисекунды	Минуты, часы, дни	До 98%
Механические / маховики /	Вт, кВт	Миллисекунды	Секунды, минуты	До 98%
Химические / водород, метан, этанол и т. п. /	ГВт	От секунд до минут	Часы	До 45%

Накопители

Тип	Типичные сроки службы	Оптимальные участки использования	Плюсы	Минусы
Гравитационные / ГАЭС, ТАЭС /	Десятилетия	Генерация, распределение	Дешевизна, техн. зрелость	Требовательность к строит. участку, малая плотность
Термические / солевые /	Десятилетия	Генерация	Простота, техн. зрелость, экономичность	Подходят лишь для солнечных электростанций с концентраторами
Электрохимические / МВт Li-Ion и другие /	Годы	Генерация, распределение, потребление	Высокая плотность накопления, глубоко развитая технология	Подходят лишь для солнечных электростанций с концентраторами
Механические / маховики /	Годы	Потребление	Высокая точность, отзывчивость, надежность	Не подходят для накопления в больших или достаточных масштабах
Химические / водород, метан, этанол и т. п. /	Годы	Генерация, распределение	Технология дешева и легко масштабируется от «домашних» до промышленных масштабов	Низкая плотность накопления, опасность возгорания

Несмотря на внешнюю простоту, разработка накопителя потребовала не только знаний сложной физики и материаловедения, но даже аэродинамики и программирования. «Возьмите, например, провод, — объясняет Андрей Брызгалов. — Ни один не выдержит десятки миллионов циклов сгибания-разгибания, а мы рассчитываем на полвека бесперебойной работы. Поэтому передача энергии между подвижными частями ТАЭС будет реализована без проводов». Накопитель ТАЭС буквально нашпигован новыми технологиями, и десятки инженерных находок уже запатентованы.

Матричные преобразователи частоты тока позволяют мягко и точно управлять работой моторов и сглаживать выдачу энергии. Сложный алгоритм автоматически координирует параллельную работу нескольких тележек-подъемников и требует лишь удаленного присмотра со стороны оператора. «У нас есть специалисты десятков направлений, — говорит Андрей Брызгалов, — и все они работают, не ожидая моментального результата и окупаемости проекта в ближайшие 2−3 года. При этом создано решение, равного которому нет нигде в мире. Теперь его можно лишь повторить, но сделать такое с нуля было возможно только в России, только в Сибири, где есть такие люди».

Впрочем, без уверенности в том, что проект рано или поздно станет прибыльным, ничего бы не состоялось. «Проблема российской энергосистемы — избыток мощностей, — продолжает Андрей Брызгалов. — Исторически сложилось так, что мы генерируем больше, чем надо, и это позволяет немало экспортировать, но и создает серьезный запрос на аккумулирующие мощности». По оценкам Navigant Research, к 2025 году этот рынок будет расти средними темпами в 60% ежегодно и достигнет 80 млрд долларов. Возможно, эти деньги преобразуют типичный российский пейзаж, и где-то у горизонта обычной бесконечной плоскости появятся и станут привычными гигантские гравитационные накопители.

Статья «Накопители: очевидные и невероятные» опубликована в журнале «Популярная механика» (№4, Апрель 2018).

Домашнее хранилище энергии — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Рендер домашнего аккумулятора.

Домашние накопители энергии устройств хранят электроэнергию на месте для последующего потребления. Электрохимические аккумуляторы энергии, также известные как « Battery Energy Storage System » (или для краткости « BESS »), по своей сути представляют собой перезаряжаемые батареи, обычно на основе литий-ионных или свинцово-кислотных, управляемых компьютером с интеллектуальным программным обеспечением. для обработки циклов зарядки и разрядки.Компании также разрабатывают аккумуляторные батареи меньшего размера для домашнего использования. Как местные технологии хранения энергии для домашнего использования, они являются меньшими родственниками аккумуляторных аккумуляторов энергии в сети и поддерживают концепцию распределенной генерации. В сочетании с генерацией на месте они могут практически исключить отключения электроэнергии в автономном режиме.

Энциклопедия YouTube

• 1/3

  Просмотры:

  784 814

  480383

  100 022

• ✪ Tesla Powerwall 2 | Полностью заряжено

• ✪ Лучшее проектирование и расчет солнечной энергетической системы

• ✪ Накопитель энергии на маховике NASA 360 [HD]

Содержание

Режимы работы

Создание на месте

Накопленная энергия обычно исходит от солнечных фотоэлектрических панелей, вырабатываемых в светлое время суток, и накопленной электроэнергии, потребляемой после захода солнца, когда внутренний спрос на энергию достигает пика в домах, в которых нет людей в течение дня.Небольшие ветряные турбины менее распространены, но все же доступны для домашнего использования в качестве дополнения или альтернативы солнечным батареям.

Электромобили (EV), используемые в будние дни и нуждающиеся в подзарядке в течение ночи, хорошо подходят для использования в домашних условиях хранения энергии в домах с солнечными панелями и низким потреблением электроэнергии в дневное время. Производители электромобилей Tesla, BMW, ^[1] Nissan ^[2] и BYD ^[3] предлагают своим клиентам домашние накопители энергии под собственным брендом, при этом Powerwall от Tesla широко освещается в СМИ.К 2019 году такие устройства не последовали за удешевлением автомобильных аккумуляторов. ^[4]

Агрегаты также могут быть запрограммированы на использование дифференцированного тарифа, который обеспечивает более дешевую энергию в часы низкого спроса — семь часов с 12:30 в случае тарифа британской экономики 7 — для потребления, когда цены выше.

Интеллектуальные тарифы, обусловленные все более широким распространением интеллектуальных счетчиков, будут все чаще сочетаться с домашними накопителями энергии, чтобы использовать низкие непиковые цены и избежать более дорогостоящей энергии в периоды пикового спроса.

Преимущества

Преодоление потерь в сети

Передача электроэнергии от электростанций к населенным пунктам по своей сути неэффективна из-за потерь при передаче в электрических сетях, особенно в энергоемких густонаселенных городах, где электростанции труднее разместить. Позволяя большей части произведенной на месте электроэнергии потребляться на месте, а не экспортироваться в энергосистему, домашние накопители энергии могут снизить неэффективность сетевого транспорта.

Опора энергосистемы

Домашние накопители энергии при подключении к серверу через Интернет теоретически могут быть заказаны для предоставления очень краткосрочных услуг энергосистеме:

• Снижение стресса спроса в часы пик — обеспечение краткосрочного реагирования на спрос в периоды пикового спроса, что снижает необходимость неэффективного использования коротких генерирующих активов, таких как дизельные генераторы.
• Коррекция частоты — обеспечение сверхкоротких корректировок, чтобы поддерживать частоту сети в пределах допусков, требуемых регуляторами (например,g., 50 Гц или 60 Гц +/- n%).

Снижение зависимости от ископаемого топлива

Благодаря вышеупомянутой эффективности и их способности увеличивать количество солнечной энергии, потребляемой на месте, устройства снижают количество энергии, вырабатываемой с использованием ископаемого топлива, а именно природного газа, угля, нефти и дизельного топлива.

Недостатки

Воздействие аккумуляторов на окружающую среду

Литий-ионные батареи

, популярные из-за их относительно длительного цикла зарядки и отсутствия эффекта памяти, трудно перерабатывать.

Свинцово-кислотные батареи относительно легче утилизировать, и из-за высокой стоимости свинца при перепродаже 99% проданных в США аккумуляторов перерабатываются. ^[5] Их срок службы намного короче, чем у литий-ионных аккумуляторов аналогичной емкости, из-за более короткого цикла зарядки, что сокращает разрыв в воздействии на окружающую среду. Кроме того, свинец является токсичным тяжелым металлом, а серная кислота в электролите оказывает сильное воздействие на окружающую среду.

Вторая жизнь аккумуляторов электромобиля

Чтобы компенсировать воздействие аккумуляторов на окружающую среду, некоторые производители продлевают срок службы использованных аккумуляторов, взятых из электромобилей, в точке, где элементы не будут удерживать достаточно заряда.Хотя это считается окончанием срока службы электромобилей, батареи будут удовлетворительно работать в домашних устройствах хранения энергии. ^[6] Поддерживающие это производители включают Nissan, ^[7] BMW ^[8] и Powervault. ^[9]

Батареи с морской водой

Устройства

для домашнего накопления энергии могут работать в паре с батареями с морской водой, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду из-за отсутствия токсичных тяжелых металлов и простоты утилизации.

К сожалению, аккумуляторы Saltwater больше не производятся на коммерческом уровне после банкротства Aquion Energy.

Альтернативы или дополнения

Пико Гидро

Использование насосно-аккумуляторной системы цистерн для хранения энергии и небольших генераторов, пикогидрогенерация также может быть эффективной для домашних систем выработки энергии с «замкнутым циклом». ^{[10] [11]}

Накопительный нагреватель или тепловой аккумулятор (Австралия) — это электрический нагреватель, который накапливает тепловую энергию в вечернее время или ночью, когда электричество доступно по более низкой цене, и выделяет тепло в течение дня по мере необходимости.

Аккумуляторы, как и резервуар для хранения горячей воды, представляют собой еще один тип накопительного нагревателя, но специально предназначены для хранения горячей воды для дальнейшего использования.

См. Также

Список литературы

.

Компания Siemens запускает собственные литиевые системы хранения энергии для дома Junelight

Система интеллектуальных аккумуляторов Junelight от Siemens. Изображение: Siemens.

Немецкий инженерно-технический гигант Siemens расширил свое участие в индустрии стационарного накопления энергии, став последним «крупным игроком», запустившим ряд систем накопления энергии от домашних аккумуляторов.

Компания уже предоставляет свой бренд контейнерных накопителей энергии Siestorage и чуть более года назад является партнером Fluence, предоставляя технологии и услуги накопления энергии в качестве совместного предприятия с AES Corporation.

На прошлой неделе компания представила Junelight Smart Battery, систему хранения энергии на основе литий-ионных аккумуляторов для частных домашних хозяйств, направленную в первую очередь на максимальное использование и интеграцию вырабатываемой на месте солнечной энергии, получившей название «самопотребление» на многих рынках.

Батарея была первоначально запущена в Германии, а запуск ожидается в Австрии в апреле. По словам Сименс, процедуры прогнозируемой зарядки и разрядки аккумуляторной системы согласованы с прогнозируемыми погодными условиями и ожидаемым спросом на энергию.

Мониторинг в реальном времени доступен через мобильное приложение, и система может быть настроена на мощность до 19,8 кВтч, если объединить шесть модульных блоков по 3,3 кВтч. По мере того, как зеленые тарифы на солнечную энергию, продаваемую в сеть, падают, а цены на электроэнергию для потребителей продолжают расти, домохозяйства, работающие на солнечной энергии, хотят использовать все больше и больше своей собственной энергии, где это возможно, — сказал генеральный директор подразделения Siemens Low Voltage and Products Андреас Матте.

В сообщении компании поясняется, что прогнозируемая зарядка и разрядка батареи на основе погодных условий, моделей спроса и прогнозов может минимизировать потери мощности в системе, поскольку она полностью заряжается только во время сильного солнечного рассеивания.Умная батарея Junelight была сертифицирована ассоциацией VDE по электрическим, электронным и информационным технологиям на качество и безопасность, включая как производственные процессы, так и саму систему.

Siemens не упоминал о дополнительных возможностях аккумуляторной батареи, которые могут быть возможны, например о торговле электроэнергией или объединении в виртуальные электростанции (VPP), которые уже предлагают некоторые другие производители, но компания заявила, что аккумуляторная система и ее контроль и платформы мониторинга могут добавлять дополнительные приложения и службы, особенно с последовательными обновлениями программного обеспечения.

Это была большая пара недель для производителей домашних аккумуляторов энергии, когда Sonnen была куплена Shell и различными программами в разных частях мира для развертывания масштабных систем для агрегирования непосредственно на виртуальных электростанциях. В Германии, где Siemens только что запустил Junelight, бизнес-модель в основном строится на предоставлении владельцам фотоэлектрических систем максимальной выгоды за счет собственного потребления солнечной энергии.

Это создает экономические возможности по сравнению с продажей в сеть по постоянно падающим ставкам и покупкой мощности для потребления дома из сети.На других рынках, таких как Великобритания, где коммунальная компания Social Energy запустила продукт в сотрудничестве с Duracell и BYD на этой неделе, собственное потребление солнечной энергии сочетается с возможностью для Social Energy предоставлять сетевые услуги и даже пропускную способность сети путем объединения десятков системы, ориентированные на клиента. Как сообщила Social Energy Energy-Storage.news в октябре прошлого года при подготовке к запуску, компания ожидает, что ее бизнес-модель позволит бытовым батареям сделать «скачок» в доходах, которые они могли бы получить.

.

Передовые технологии хранения энергии | Ассоциация накопителей энергии

Был разработан широкий спектр технологий хранения, чтобы сеть могла удовлетворить повседневные потребности в энергии

С момента открытия электричества мы искали эффективные методы хранения этой энергии для использования по требованию. За последнее столетие отрасль хранения энергии продолжала развиваться, адаптироваться и внедрять инновации в ответ на меняющиеся потребности в энергии и достижения в области технологий.

Системы накопления энергии предоставляют широкий спектр технологических подходов к управлению нашим энергоснабжением с целью создания более устойчивой энергетической инфраструктуры и снижения затрат коммунальных предприятий и потребителей.Чтобы понять различные подходы, применяемые в настоящее время во всем мире, мы разделили их на пять основных категорий:

• Батареи — ряд решений для электрохимических накопителей, включая современные химические батареи, проточные батареи и конденсаторы
• Тепловой — улавливает тепло и холод для создания энергии по запросу или компенсации потребностей в энергии
• Механическое накопление — другое инновационные технологии для использования кинетической или гравитационной энергии для хранения электроэнергии
• Водород — избыточное производство электроэнергии может быть преобразовано в водород посредством электролиза и сохранено
• Гидроэнергетика — создание крупных резервуаров энергии с водой

Вклад ряда ученых и новаторов помог нам понять силы электричества, но Алессандро Вольта приписывают изобретение первой батареи в 1800 году.На самом базовом уровне аккумулятор — это устройство, состоящее из одной или нескольких электрохимических ячеек, которые преобразуют накопленную химическую энергию в электрическую.

Узнать больше

Современные солнечные тепловые электростанции вырабатывают всю свою энергию, когда солнце светит днем. Избыточная энергия, производимая во время пикового солнечного света, часто хранится в хранилищах тепловой энергии — в виде расплавленной соли или других материалов — и может быть использована в вечернее время для выработки пара для привода турбины для производства электроэнергии.

Узнать больше

Механические системы хранения энергии используют кинетические или гравитационные силы для хранения подводимой энергии. Хотя физика механических систем часто довольно проста (например, вращение маховика или подъем тяжестей в гору), технологии, которые позволяют эффективно и действенно использовать эти силы, особенно продвинуты. Высокотехнологичные материалы, передовые компьютерные системы управления и инновационный дизайн делают эти системы пригодными для использования в реальных приложениях.

Узнать больше

Электричество можно преобразовать в водород электролизом.Затем водород можно хранить и в конечном итоге повторно электрифицировать. Эффективность двустороннего обращения сегодня ниже, чем у других технологий хранения. Несмотря на такую ​​низкую эффективность, интерес к хранению водородной энергии растет из-за гораздо более высокой емкости аккумуляторов по сравнению с батареями (малые масштабы) или гидроаккумуляторами и CAES (крупномасштабные).

Узнать больше

Гравитация — это мощная, неизбежная сила, которая окружает нас во все времена, и она также лежит в основе одной из наиболее устоявшихся технологий хранения энергии — гидроэнергетики.В настоящее время наиболее распространенным типом накопления энергии являются гидроэлектростанции с гидроаккумулятором, и мы использовали эту технологию самотечного накопления в масштабах коммунального предприятия в течение большей части прошлого века в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

Выучить больше .