Накопители электроэнергии — это устройства или системы, которые позволяют сохранять электроэнергию в какой-либо форме (чаще всего — химической, кинетической или потенциальной) в течение определенного времени, чтобы использовать её позже, когда возникнет потребность.
Проще говоря, это "аккумуляторы" для всей энергосистемы, от маленьких бытовых до гигантских промышленных.
Зачем они нужны?
Основная проблема электроэнергии в том, что её очень сложно хранить в больших количествах. Её нужно производить ровно столько, сколько потребляется в данный момент. Накопители решают эту проблему, выполняя ключевые функции:
- Выравнивание суточной нагрузки: Днём спрос высокий, ночью — низкий. Системы накопителей электрической энергииза ряжаются ночью, когда энергия дешёвая, и отдают её днём, когда дорогая и спрос высок.
- Интеграция возобновляемых источников энергии (ВИЭ): Солнечные панели и ветряки вырабатывают ток только когда светит солнце или дует ветер. Накопители сохраняют излишки энергии и отдают их, когда нет солнца или ветра, делая ВИЭ стабильными и надежными.
- Резервирование и бесперебойное питание: Мгновенно подключаются при авариях на электростанциях или в сетях, обеспечивая питание критически важных объектов (больницы, ЦОДы, заводы).
- Повышение стабильности сети: Очень быстро (за миллисекунды) реагируют на перепады частоты и напряжения, поддерживая качество электроэнергии.
Основные типы накопителей электроэнергии
Существует множество технологий, вот самые распространенные:
1. Химические (Аккумуляторные батареи)
Самый известный и быстрорастущий тип.
- Литий-ионные (Li-ion): Как в вашем смартфоне и электромобиле. Высокая плотность энергии, быстрый отклик. Широко используются в домашних (например, Powerwall) и промышленных системах.
- Свинцово-кислотные: Классическая, дешёвая технология. Используются в ИБП, для запуска двигателей. Невысокая плотность энергии и срок службы.
- Проточные батареи (например, ванадиевые): Электролит хранится в отдельных баках. Идеальны для хранения больших объемов энергии в течение долгого времени (десятки часов). Используются на энергостанциях.
2. Механические
- Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС): Самая старая и массовая технология хранения больших объемов энергии. Ночью вода перекачивается в верхний бассейн, а днём сбрасывается вниз, вращая турбины и вырабатывая ток. Это ~95% всех мощностей накопления в мире.
- Накопители электрической энергии на сжатом воздухе (CAES): Воздух под высоким давлением закачивается в подземные cavernы (соляные полости). Когда нужна энергия, воздух выпускается, вращает турбину.
3. Электрохимические (Топливные элементы и Водород)
- Водородные накопители: Избыток электроэнергии (например, от солнечных панелей) используется для электролиза — расщепления воды на водород и кислород. Водород хранится, а когда энергия нужна, он сжигается в турбине или проходит через топливный элемент, чтобы снова произвести электричество. Считается перспективной технологией для сезонного хранения.
4. Электрические
- Суперконденсаторы (ионисторы): Сохраняют энергию в электрическом поле. Могут заряжаться и разряжаться практически мгновенно, но хранят мало энергии. Используются для рекуперативного торможения (в электробусах, поездах) и стабилизации напряжения.
Примеры применения
- В быту: Домашняя система "солнечные панели + аккумулятор". Позволяет значительно снизить счета за электричество и быть энергонезависимым.
- В промышленности: Большие контейнеры с литий-ионными батареями на подстанциях или рядом с заводами для резервирования и снижения пиковых нагрузок.
- В энергосистеме: ГАЭС и гигантские аккумуляторные парки, которые стабилизируют всю региональную сеть.
