Новое исследование Университета Аляски в Фэрбенксе объясняет, как хранить электроэнергию

Заметное преобладание непредсказуемых погодных условий, связанных с изменением климата, означает, что спрос на электроэнергию и доступность солнечной, гидро- и ветровой энергии может колебаться

Исследователи Университета Аляски в Фэрбенксе (UAF) разработали метод определения влияния климатических изменений на предложение местной возобновляемой энергии. Они рассмотрели методику, с которой специалисты по энергетическому планированию смогут определить оптимальное сочетание возобновляемых источников энергии и потребности в их хранении, сообщил Science Daily 27 сентября 2022 года.

Профессор атмосферных наук Ума Бхатт, ведущий автор исследования, обратил внимание на то, что не только для специалистов, но и общества важно понимать влияние изменчивости климата на возобновляемые источники энергии, чтобы спроектировать устойчивую энергосистему и подготовиться к будущему. В рамках исследования внимание уделено изучению прерывистости, производства и хранения энергии в контексте исторических климатических данных в двух местах: в городе Кордова на Аляске в проливе Принца Уильяма и в городе Пальма-де-Майорка. Исследователи получили климатические данные за 60 лет для каждого места.

Ветровая, солнечная и гидроэнергетика подвержены влиянию климата, который становится менее предсказуемым и приводит к экстремальным погодным явлениям. Увеличение облачности снижает доступность солнечной энергии. Уменьшение количества осадков негативно влияет на доступность гидроэнергетики. Зато наблюдаемое усиление ветра увеличивает доступность ветровой энергии.

Очень важно иметь в резерве Генераторы, работающие на ископаемом топливе, если вдруг прекращает или снижает работу возобновляемый источник. Хотя он нежелателен, поскольку является неэкологичным. Но достижения в области технологий позволили улучшить батареи, работающие в масштабе сети, которые могут накапливать избыточную мощность. Ее впоследствии можно распределять для краткосрочного использования во время широкомасштабного отключения электроэнергии.

Другие методы хранения включают в себя гидроаккумулирующие насосы, гравитационное хранение энергии, хранение энергии маховика и сжатого воздуха.

На гидроаккумулирующие электростанции приходится 95% всех мощностей по хранению энергии коммунальных предприятий в США. Во время избыточной мощности вода перекачивается из одного водохранилища гидроэлектростанции в другое на большей высоте, повышая уровень более высокого резервуара. Эта вода подается в генераторы нижнего резервуара по мере необходимости.
Хранение гравитационной энергии предполагает использование избыточной энергии для подъема массивных грузов, состоящих из песка, гравия или камня, когда грузы остаются в подвешенном состоянии. Когда требуется питание, грузы падают, а прикрепленные к ним кабели вращают генератор.
Хранение энергии с маховиком представляет собой вращение двигателем маховика – тяжелого свободно вращающегося колеса. Оно вращает генератор, который производит электричество в течение нескольких минут.
Аккумуляторы сжатого воздуха хранят «источник энергии» под землей, обычно в соляных пещерах. При необходимости воздух высвобождается и нагревается до расширения, питая генератор, что может работать несколько дней.

Авторы исследовательских работ предупреждают, что изменение климата непредсказуемо и зависит от местоположения, как и доступные источники возобновляемой энергии.