Аккумуляторные батареи. Альтернативные виды хранения и передачи электрической энергии.

Благодаря балансу спроса и предложения (включая тепловую и электрическую нагрузку) в определенных пределах система микросетей обеспечивает отказоустойчивость, энергоэффективность и экономию затрат.Еще один важный момент, который в какой-то момент скажется на нагрузке на электросети, - смена парадигмы легковых автомобилей. Поскольку выбор потребителей смещается в сторону электромобилей и других альтернативных видов транспорта, становится все более актуальным удовлетворение потребностей в соответствующей инфраструктуре для энергоснабжения этих электрифицированных транспортных средств. Подобно возобновляемым источникам энергии, переменная нагрузка от зарядки электромобилей, скорее всего, превысит способность существующих энергетических систем удовлетворять растущий спрос. Легко представить себе вариант развития, при котором все сотрудники приходят на работу одновременно и ставят свои электромобили для зарядки - или наоборот, когда люди приходят домой в конце дня и тоже заряжают их. Интеграция дополнительных энергоемких ресурсов в электрическую систему может помочь обеспечить необходимую энергию наиболее экономичным способом, используя предварительно накопленную энергию в периоды низкой нагрузки, и система может быстро реагировать на увеличение потребления.Сравнение энергетических систем разных поколенийНа сегодняшний день существует четыре поколения энергетических систем.Далее представлены характеристики данных систем:Первое поколение было основано с 1880 по 1930 гг.Второе поколение появилось с 1930 по 1980 гг.К этим системам относятся:теплоснабжение по районам;система водяного отопления под давлением, которая обеспечивает высокую температуру в системе;уголь, мазут.Третье поколение - с 1980 по 2020 гг.К этим системам относятся:горячая вода средней температуры;комбинированные системы выработки тепла и электрической мощности;газ, уголь, мазут, энергетическое сырье из биомассы;крупномасштабные солнечные электростанции.Четвертое поколение – с 2020 по 2050 гг.К этим системам относятся:горячая вода низкой температуры;централизованный нагрев и охлаждение;накопление и хранение электрической и тепловой энергии;рекуперация тепла;комбинированные системы выработки тепла и электрической мощности;энергетическое сырье из биомассы;геотеплообмен через геотермальные насосы;возобновляемые источники энергии: солнечная и ветровая.Так же к системам четвертого поколения можно отнести синтез-газ, который получается при переработке золошлаковых отходов при обработке низкотемпературной плазмой.Так же развивается получение электрической и тепловой энергии при переработке и сжигании коммунальных отходов и отходов промышленных производств.Системы четвертого поколения находятся в стадии развития.«Зеленая» энергетикаВозобновляемые источники энергии получают из таких устойчивых источников, как гидроэнергетика, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и приливная и литейная техника. В отличие от ископаемого топлива, такого как нефть, природный газ, уголь и урановая руда, эти источники энергии не истощены, поэтому их называют возобновляемыми. Только в 2019 году по всему миру были установлены установки для возобновляемых источников энергии общей мощностью 200 ГВт.Солнце является основным источником энергии на Земле, потому что примерно 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, и это более чем в 10 000 раз превышает мировой спрос на энергию. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытом воздухе преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников - в основном кремния. Солнечные коллекторы генерируют тепло для отопления и горячего водоснабжения, а также для кондиционеров.Солнечные панели могут генерировать энергию в пасмурную погоду и даже во время снегопада. Для максимальной эффективности их следует устанавливать под определенным углом - чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.Использование ветра в качестве движущей силы - давняя традиция.ветряные мельницы использовались для измельчения муки, опилок) и в качестве насосной или водоподъемной установки. Современные ветряные турбины вырабатывают электроэнергию из энергии ветра. Сначала они преобразуют кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.Энергия ветра - одна из самых быстрорастущих технологий возобновляемой энергии. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировая мощность ветровой энергии на суше и море выросла почти в 75 раз - с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт в 2018 году.В Древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы в Европе использовались на лесопилках и целлюлозно-бумажных заводах. С конца XIX века энергия воды активно использовалась для выработки электроэнергии.Геотермальная энергия использует тепло Земли для выработки электроэнергии. Температура недр позволяет обогревать верхние слои земли и подземные воды. Геотермальную энергию почвы получают небольшие скважины - это не требует больших инвестиций. Особенно эффективны в регионах, где горячие источники находятся вблизи поверхности земной коры.Биоэнергия универсальна. Тепло, электричество и топливо могут быть изготовлены из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом отходы растительного и животного происхождения используют в качестве возобновляемого сырья.Приливы и волны - еще один способ получить энергию. Они позволяют вращать генератор, отвечающий за выработку электроэнергии. Таким образом, волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур при морских волнах. Исследования в этой области еще ведутся, но эксперты уже подсчитали - только береговая линия Европы может ежегодно генерировать более 280 ТВт· ч энергии, что соответствует половине потребления немецкой энергии.Индия должна была внести наибольший вклад в развитие возобновляемых источников энергии до 2021 году. Здесь запланирован ряд ветровых и солнечных проектов.В Евросоюзе также прогнозируют увеличение роста мощностей. Здесь даже в условиях пандемии не забудут о'Зеленой сделке ", крупнейшей коррекции экономического курса в истории ЕС. Цель проекта - до 2030 сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство. С этой целью предполагается сократить выбросы парниковых газов уровня 1990 года на 40% и увеличить долю возобновляемых источников энергии в общей структуре энергии до 32%. По мнению Еврокомиссии, эти цели могут быть достигнуты за счет ежегодных инвестиций в размере €260 млрд. Доля возобновляемых источников энергии в энергосистеме ЕС также неуклонно растет. Так, в первом полугодии 2020 года в ЕС было произведено около 40% электроэнергии из возобновляемых источников.Между тем Китай, США, Япония и Великобритания являются лидерами по инвестициям в возобновляемые источники энергии. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветряную и солнечную энергию, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэнергию почти в порядке. Ежегодно инвестиции в чистую энергию увеличивались с 33 миллиардов долларов до более чем 300 миллиардов долларов за 20 лет.Китай за десять лет стал основным производителем оборудования для возобновляемых источников энергии. В первую очередь речь идет о солнечных панелях. Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей - китайские компании. В целом технологическое развитие сделало стоимость строительства новых объектов ЭЭ дешевле. Это приближает планы Китая стать 2060 нейтральным к углероду.Ставка на солнце и уголь: два лица китайской энергииТакже от президента США Джо Байдена ожидаются серьезные шаги к энергетическому повороту. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и объявил, что к 2050 году достигнет чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологически чистую энергию.К 2050 году планируется использовать только возобновляемые источники энергии в Японии, Южной Корее, Новой Зеландии и Великобритании. Прошедший 2020 год уже является самым экологичнымдля энергетической системы Великобритании со времен промышленной революции. Страна могла прожить без угля 67 дней. Великобритания планирует отказаться от традиционных источников энергии к 2025 году.Возобновляемые источники энергии сильно развиваются в Испании - солнечный сектор страны, как ожидается, будет развиваться примерно в два раза быстрее, чем в Германии.В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии от возобновляемых источников энергии. С помощью произведенной «зеленой» энергии можно было электронно обеспечить более 7 млн домохозяйств. Шотландия хочет стать нейтральной к 2030 углероду.Тот же год был выбран как период полного отказа от традиционной для Австрии энергии, и Саудовская Аравия планировала получить 2030 50% электроэнергию из возобновляемых источников энергии.ЗаключениеВ данной курсовой работе были рассмотрены системы накопления энергии. Существует четыре стадии развития энергетических систем.На сегодняшний день, интенсивно развиваются, так называемые, «зеленые» источники энергии.Как предполагает большинство, за ними будущее. Но есть одно НО.Сегодня это очень дорогостоящий вид энергии. Дороговизна его заключается в том, что преобразовывать «зеленую» энергию очень дорого, так как еще не существует достаточно разработанных технологий. Список используемой литературыKrause K. What does an energy storage system look like.CaliforniaIndependentSystemOperators.District Energy in Cities: Unlocking the Potential of Energy Efficiency and Renewable Energy. UnitedNationsEnvironmentProgramme (2015).Parkinson G. Tesla big battery moves from show-boating to money-making.Fehrenbacher K. Special report: How the rise of a mega solar panel farm shows us the future of energy.National Institutes of Health. Chilled Water Thermal Energy Storage System.