для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Зачем нужно создание крупных энергосистем

Производство

Электричество начинается в электростанциях, которые работают для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с использованием генератора (за исключением солнечной энергии, которая использует для этого фотоэлектрические элементы).

Электростанции преобразуют энергию из таких видов топлива, как уголь или природный газ, или потоков энергии, таких как ветер и солнечный свет. Эта совокупность установок генерируют много электроэнергии и часто находится далеко от спроса на ток.

Следующая система решает проблему передачи.

Видео

Технические проблемы функционирования ЕЭС

Одной из серьёзных проблем функционирования ЕЭС является слабость межсистемных, а иногда и системообразующих связей в энергосистеме, что приводит к «запиранию» мощностей электрических станций. Слабость межсистемных связей в ЕЭС обусловлена её территориальной распределённостью. Ограничения в использовании связей между различными ОЭС и большинства наиболее важных связей внутри ОЭС определяются в основном условиями статической устойчивости; для ЛЭП, обеспечивающих выдачу мощности крупных электростанций, и ряда транзитных связей определяющими могут быть условия динамической устойчивости.

Проводившиеся исследования выявили, что стабильность частоты в ЕЭС России ниже, чем в UCTE. Особенно большие отклонения частоты происходят весной и во второй половине ночи, что свидетельствует об отсутствии гибких средств регулирования частоты.

Ссылки на использованную литературу:

Просмотров всего: 1 456, Просмотров за день: 6

Распределение

Распределение электроэнергии сначала начинается с распределительных подстанций, использующих понижающие трансформаторы, которые выполняют противоположную задачу повышающего трансформатора.

Напряжения передачи на большие расстояния небезопасны для людей, поэтому эти понижающие трансформаторы снижают напряжение до более безопасных уровней. Распределительные электрические сети затем соединяют эти подстанции с потребителями, которым требуется электроэнергия, начиная от крупных промышленных зданий до небольших домов.

Большее количество подстанций и трансформаторов меньшего размера помогают еще больше снизить напряжение до относительно безопасного уровня и разделить электроэнергию между своими подразделениями.

До «домашнего» потребителя благодаря сложным электрическим сетям электроэнергия поступает уже с напряжением 220 вольт.

Назначение электрических сетей в производстве, передаче и распределении электроэнергии.

Перспективы рынка аккумуляторов

Исследователи Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства в 2020 году проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии. Они сделали вывод, что за последние десять лет число патентов в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее других сфер. Выяснилось также, что оно еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники меньшей емкости.

Зеленая экономика «Зеленые» патенты в России: четыре главных тенденции развития

Источник

Энергосистема страны – краткая характеристика, особенности работы в различных ситуациях

Перспективы развития ЕЭС

Развитие ЕЭС в обозримой перспективе описывается в Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 года.

В настоящее время Системный оператор завершил работу над технико-экономическим обоснованием (ТЭО) объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE. Такое объединение означало бы создание самого большого в мире энергетического объединения, расположенного в 12 часовых поясах, суммарной установленной мощностью более 860 ГВт. 2 апреля 2009 года в Москве состоялась Международная отчётная конференция «Перспективы объединения энергосистем Восток-Запад (Результаты ТЭО синхронного объединения ЕЭС/ОЭС с UCTE)». ТЭО показало, что «синхронное объединение энергосистем UCTE и ЕЭС/ОЭС возможно при условии проведения ряда технических, эксплуатационных и организационных мероприятий и создания необходимых правовых рамок, определённых исследованием. Поскольку выполнение этих условий, вероятно, потребует длительного времени, синхронное объединение должно рассматриваться как долгосрочная перспектива. Для построения совместной, крупнейшей в мире рыночной платформы для торговли электроэнергией между синхронными зонами UCTE и ЕЭС/ОЭС также может быть рассмотрено создание несинхронных связей, что, однако, требует проведения отдельных исследований заинтересованными сторонами».

Мощности электростанций

Кроме установленной мощности, есть еще несколько характеристик, которые описывают работу электрической станции. Мощность энергосистемы может быть также располагаемой.

Для того чтобы вычислить данный показатель, необходимо вычесть из установленной те показатели, которыми обладают двигатели, находящиеся на ремонте. Также при нахождении этого параметра необходимо учесть такую вещь, как техническое ограничение, которое может быть связано с конструктивным или технологическим показателем двигателя.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Имеется также такая характеристики, как рабочая мощность. Описать данный параметр довольно просто. В него входит суммарный показатель, который складывается из цифровых значений тех двигателей, что эксплуатируются в данный момент.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Общая информация

Энергосистема — это также совокупность всех электростанций, а также электрических и тепловых сетей, которые связаны между собой, кроме этого у них имеются соединенные общие режимы работы, относящиеся к непрерывному движению производства. Кроме производства сюда относят и процессы преобразования, передачи, а также распределения имеющейся электрической и тепловой энергии, подчиняющиеся одному режиму работы.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Энергосистема — это еще и общая система, которая включает в себя все энергетические ресурсы любого вида. Сюда же относят и все использующиеся методы получения, преобразования и распределения, а также все технологические средства и организационные предприятия, которые занимаются обеспечением населения страны всеми видами этого ресурса.

Таким образом, энергосистема — это общая сумма всех электрических станций и тепловых сетей, которые объединены между собой, а также имеют общий график, установленный в процессе непрерывного производства, подачи и распределения электрической и тепловой энергии, учитывая, что они имеют общее централизованное управление таким режимом работы.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Технологии и энергосистемы

Технологическое развитие привело к тому, что появилась возможность подключать энергосистемы параллельно друг другу. Это относится либо к структурам соседних стран, либо же к устройству внутри одной страны. Осуществление такого подключения становится возможным в том случае, если две разных энергетических системы имеют одинаковые параметры. Этот режим работы считается очень надежным. Причиной этого стало то, что при синхронной работе двух структур, если в одной из них возникает дефицит мощности, есть возможность его устранения за счет другой, работающей параллельно этой. Объединение энергосистем нескольких стран в одну открывает такие возможности, как экспорт или импорт электрической и тепловой энергии между этими государствами.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Однако для такого режима работы необходимо полное соответствие частоты электрической сети между двумя системами. Если по данному параметру они отличаются, даже немного, то их синхронное подключение не допускается.

Ссылки на использованную литературу:

Просмотров всего: 1 456, Просмотров за день: 6

Особенности ЕЭС

ЕЭС России располагается на территории, охватывающей 8 часовых поясов. Необходимостью электроснабжения столь протяжённой территории обусловлено широкое применение дальних электропередач высокого и сверхвысокого напряжения. Системообразующая электрическая сеть ЕЭС (ЕНЭС) состоит из линий электропередачи напряжения 220, 330, 500 и 750 кВ. В электрических сетях большинства энергосистем России используется шкала напряжений 110—220 — 500—1150 кВ. В ОЭС Северо-Запада и частично в ОЭС Центра используется шкала напряжений 110—330 — 750 кВ. Наличие сетей напряжения 330 и 750 кВ в ОЭС Центра связано с тем, что сети указанных классов напряжения используются для выдачи мощности Калининской, Смоленской и Курской АЭС, расположенных на границе использования двух шкал напряжений. В ОЭС Юга определённое распространение имеют сети напряжения 330 кВ.

Структура генерирующих мощностей

ОЭС, входящие в состав ЕЭС России, имеют различную структуру генерирующих мощностей, значительная часть энергосистем не сбалансирована по мощности и электроэнергии. Основу российской электроэнергетики составляют около 600 электростанций суммарной мощностью 210 ГВт, работающих в составе ЕЭС России. Две трети генерирующих мощностей приходится натепловые электростанции. Около 55 % мощностей ТЭС составляют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), а 45 % — конденсационные электростанции (КЭС). Мощность гидравлических (ГЭС), в том числе гидроаккумулирующих (ГАЭС) электростанций составляет 21 % установленной мощности электростанций России. Мощность атомных электростанций составляет 17,2 % установленной мощности электростанций страны. Для ЕЭС России характерна высокая степень концентрации мощностей на электростанциях. На тепловых электростанциях эксплуатируются серийные энергоблоки единичной мощностью 500 и 800 МВт и один блок мощностью 1200 МВт на Костромской ГРЭС. Единичная мощность энергоблоков действующих АЭС достигает 1000 МВт.

Общие сведения о работе системы

Принцип работы станций, входящих в систему, в общем-то, довольно прост. Каждый объект предназначен для того, чтобы вырабатывать определенное количество электрической или тепловой энергии (для ТЭЦ)

Однако тут важно добавить, что после того как этот тип ресурса был выработан, он не сразу поставляется потребителю, а проходит через такие объекты, которые называются повышающими подстанциями. Из названия строения понятно, что на данном участке происходит повышение напряжения до нужного уровня

Только после этого ресурс уже начинает распространяться по потребительским точкам. Осуществлять управление энергосистемой необходимо с большой точностью, а также четко регулировать подачу энергии. После прохождения повышающей станции электричество должно передаваться в магистральные линии.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Технические проблемы функционирования ЕЭС

Одной из серьёзных проблем функционирования ЕЭС является слабость межсистемных, а иногда и системообразующих связей в энергосистеме, что приводит к «запиранию» мощностей электрических станций. Слабость межсистемных связей в ЕЭС обусловлена её территориальной распределённостью. Ограничения в использовании связей между различными ОЭС и большинства наиболее важных связей внутри ОЭС определяются в основном условиями статической устойчивости; для ЛЭП, обеспечивающих выдачу мощности крупных электростанций, и ряда транзитных связей определяющими могут быть условия динамической устойчивости.

Проводившиеся исследования выявили, что стабильность частоты в ЕЭС России ниже, чем в UCTE. Особенно большие отклонения частоты происходят весной и во второй половине ночи, что свидетельствует об отсутствии гибких средств регулирования частоты.

Регулировка напряжения

Задача регулировки напряжения в энергетической структуре ставится таким образом, что необходимо обеспечивать нормальное значение этого показателя на всех участках сети

Тут важно отметить, что процесс регулирования у конечного потребителя осуществляется в соответствии со средним значением напряжения, которое поступает от более крупного поставщика

Основной нюанс заключается в том, что такая регулировка осуществлятся лишь один раз. После этого все процессы проходят на более крупных узлах, к которым, как правило, относят районные станции. Это делается по причине того, что осуществлять постоянный контроль и регулировку напряжения на конечной подстанции нецелесообразно, так как их количество в масштабах страны просто огромно.

Источник

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Зачем создаются энергосистемы

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемыПопробуем вообразить, что из нашей жизни исчезла электроэнергия.

Что бы случилось? Везде бы погас свет, остановились трамваи, троллейбусы, электрички и поезда метро; прекратили работу лифты и эскалаторы, почти все машины на фабриках и заводах, превратились в груду железа все электробытовые приборы (холодильники, стиральные машины, электроплиты и другие), «зависли» компьютеры, замолчали радиоприемники и телевизоры, прекратилась подача воды и тепла в квартиры (ведь насосы водопровода и котельных тоже приводятся в действие электродвигателями) и т. д. К сожалению, это не просто фантазия: порой такое случается из-за перебоев в подаче электроэнергии, чаще всего вследствие аварии.

Поэтому главное требование к электроэнергетике — надежность электроснабжения. Для этого все электростанции стараются «закольцевать» соединить линиями электропередачи, чтобы внезапный выход из строя одной из них мог быть компенсирован другими. Электроэнергетика — единственная отрасль промышленности, продукцию которой нельзя хранить, нельзя «запасать впрок» (в отличие, например, от топлива, которое в нашей стране запасать на зиму просто необходимо).

В каждую минуту должно производиться ровно столько электроэнергии, сколько потребляется, иначе неминуема авария либо придется отключать потребителей. Поэтому в энергосистеме обязательно предусматриваются резервные мощности. Для этого п энергосистему линиями электропередачи объединяются электростанции разных типов. Так образуется Единая энергетическая система страны (ЕЭС), действующая на большей части ее территории в пределах Главной полосы расселения.

Источник

Села батарейка: что происходит на рынке сохранения энергии

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

В традиционной энергетике (ТЭС, АЭС, ГЭС) самой важной составляющей систем была турбина, которая преобразовывала энергию источника в механическую для ее дальнейшего применения. Однако при развитии возобновляемых ветряной и солнечной энергетики на первый план выходят накопители энергии, которые позволят эффективно сохранять полученную энергию. Автомобили будущего тоже не смогут обходиться без эффективных батарей.

Типы энергетических систем

Для захвата энергии, ее сохранения и дальнейшего использования доступны разнообразные технологии. Самыми распространенными считаются системы аккумулирования электрической и тепловой энергии. Такие системы бывают нескольких типов:

Наибольший темп роста хранения энергии за последнее десятилетие пришелся на электрические системы, такие как батареи и конденсаторы. Конденсаторы — это устройства, которые хранят электрическую энергию в виде заряда, накопленного на металлических пластинах. Когда конденсатор подключен к источнику питания, он накапливает энергию, а при отключении от источника высвобождает ее. Батарея же для хранения энергии использует электрохимические процессы. Конденсаторы могут высвобождать накопленную энергию с гораздо большей скоростью, чем батареи, поскольку для химических процессов требуется больше времени.

В системах хранения механической энергии используются базовые идеи физики, которые преобразуют электрическую энергию в кинетическую для хранения и затем преобразуют ее обратно в электрическую для потребления. Такие системы представляют собой большие гидроаккумулирующие плотины, механические маховики и накопители сжатого воздуха.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Накопление тепловой энергии позволяет хранить ее и использовать позже, чтобы сбалансировать потребность в энергии между дневным и ночным временем или при смене сезонов. Чаще всего это резервуары с горячей или холодной водой, либо расплавленными солями, ледяные хранилища и криогенная техника.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Используются обычно при хранении водорода. В них электрическая энергия применяется для выделения водорода из воды посредством электролиза. Затем газ сжимается и хранится для будущего использования в генераторах, работающих на водороде, или в топливных элементах. Этот метод является достаточно энергозатратным. Для конечного использования сохраняется всего 25% энергии.

В разных сферах промышленности и технологий используются различные типы аккумуляторов с отличающимся химических составом. Литий-кобальтовые батареи, более легкие и с высоким напряжением для быстрой зарядки, применяются в смартфонах и прочей бытовой технике. Более выносливые и габаритные литий-титанатные батареи устанавливают в общественном транспорте, в частности, в электробусах. На электростанциях используют малоемкие, но пожаробезопасные литий-фосфатные ячейки.

30-летняя технология

Самыми популярными аккумуляторами энергии по-прежнему остаются литий-ионные. В 2021 году исполнилось 30 лет с момента выхода в продажу первых таких аккумуляторов Sony.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Первые прототипы литий-ионных батарей появились еще в 1980-е годы. Тогда физик Джон Гуденаф предложил использовать в батарейках кобальтат лития. В 2019 году он получил за свою идею нобелевскую премию.

В 2000-х годах с ростом производства электромобилей спрос на батареи резко вырос. Тогда в аккумуляторах начали применять железофосфат, который обеспечивает меньшую емкость, но может работать на более высоких токах и не выделяет кислород при высокой температуре. Все это делает аккумуляторы более безопасными, но не решает всех их проблем.

В чем минусы литий-ионных аккумуляторов

При перегреве батарея может взорваться. Для этого достаточно повреждения ее оболочки. Так произошло со смартфонами серии Samsung Galaxy Note 7, в которых из-за тесноты корпуса оболочка аккумулятора со временем перетиралась, внутрь попадал кислород, и устройство загоралось. Именно это побудило авиакомпании требовать перевозить литий-ионные батареи только в ручной клади.

Охлаждение и перегрев сильно влияют на параметры аккумулятора. Идеальной считается температура среды +20 °C. При любых отклонениях батарея отдает устройству меньший заряд.

В литий-ионных батареях невозможно хранить энергию годами. Литий-ионные ячейки в неактивном состоянии теряют по 3-5% заряда в месяц, то есть, треть заряда в год.

Литий-ионные батареи в неактивном состоянии подвержены старению. Их рекомендуют хранить заряженными до половины емкости.

Эксперименты в отрасли

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами. Литий идеально подходит для этой роли: он обеспечивает оптимальное сочетание напряжения, нагрузки тока и энергетической плотности.

Самыми востребованными являются литий-кобальтовые батареи для потребительской мобильной техники. Они имеют напряжение 3,6 В при сохранении высокой энергоемкости, чего достаточно для зарядки смартфонов. Другие виды литиевых батарей имеют меньшее напряжение, и запитать от них современный смартфон невозможно. Если же пытаться объединить батареи в ячейки, чтобы сделать их более мощными, то вырастут габариты.

Производители уже неоднократно пытались представить разработки-альтернативы литий-ионным батареям в смартфонах.

Так, в 2007 году американский стартап Leyden Energy решил использовать новый электролит и кремниевый катод для литий-ионных батареек. Это позволило увеличить устойчивость аккумуляторов к высоким температурам до 300 °C. Но компании так и не удалось создать аккумулятор со стабильными характеристиками — показатели энергоемкости и устойчивости менялись от экземпляра к экземпляру.

Стартап SolidEnergy, в который инвестировала GM, разрабатывает перезаряжаемые литий-металлические батареи. Они обладают удвоенной энергоемкостью по сравнению с литий-кобальтовыми. Но главной проблемой литий-металлических аккумуляторов остается безопасность. Поскольку в их состав входит чистый металлический литий, он действует активнее, чем ионы лития, а это повышает риск возгорания. Компания разработала специальный электролит, снижающий эту опасность. Но в смартфонах и бытовой электронике таких батарей мы пока не увидим.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Toyota работала над серно-магниевыми батареями. Но оказалось, что их невозможно использовать более 50 циклов, так как емкость этих аккумуляторов после этого падает вдвое. Тогда в состав батареи внедрили литий-ионную добавку и довели срок ее службы до 110 циклов. Работы над аккумулятором продолжаются, и пока неясно, получится ли внедрить его в производство.

Компании, которые стремятся предложить аналог литий-ионных батарей, сталкиваются с трудностями.

Главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные.

Проблемы рынка

В 2021 году цена кобальта выросла на 40% из-за роста спроса со стороны производителей электромобилей. Основные месторождения кобальта находятся в Демократической Республике Конго. Однако в стране постоянно возникают перебои в цепочках поставок, а также зафиксированы случаи использования детского труда, что оттолкнуло многие компании.

Международное энергетическое агентство отмечает, что в 2020 году продажи электромобилей подскочили на 40%, а в первом квартале 2021 года они выросли вдвое по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

Эндрю Миллер, директор по продуктам Benchmark Mineral Intelligence, говорит, что рынок пока наблюдает рост цен на кобальт, но к концу 2021 года может столкнуться с реальным дефицитом предложения.

Существует еще одна проблема, связанная с пандемией коронавируса и ее последствиями. В связи с сохраняющимся дефицитом чипов на глобальном рынке их также недополучают производители электромобилей.

Крупнейшие мировые автопроизводители признали дефицит микрочипов в начале 2021 года. Nissan, Honda и Ford были вынуждены сократить объемы выпускаемых автомобилей и закрыть некоторые свои заводы. Hyundai Motor был вынужден приостановить сборку автомобилей в Южной Корее. Позднее, в апреле, Ford и General Motors начали выпускать электромобили в некомплектном состоянии. Производители пообещали, что добавят нужную электронику в свои авто, когда появится такая возможность.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Гендиректор Tesla Илон Маск связал рост цен в цепочках поставок с удорожанием стоимости электромобилей Model 3 и Model Y. Однако, по его мнению, дефицит микрочипов продлится недолго.

Пути решения

В Китае появляется все больше электромобилей на альтернативных литий-железо-фосфатных аккумуляторах. Они дешевле и менее токсичные, однако имеют меньшую емкость. Их используют Tesla Model 3, китайский автопроизводитель BYD, а скоро начнет внедрять Volkswagen. Но пока на ЛЖФ-аккумуляторы приходится всего 14% рынка, а к 2030 году этот показатель составит от 15% до 20%.

Новая аккумуляторная батарея Tesla 4680 имеет в шесть раз большую мощность, чем предшественники, и в пять раз большую энергоемкость. При этом ее размер составляет всего 46х80 мм. Tesla решила проблему терморегулирования, создав конструкцию цилиндрической формы, и внедрила новые технологии, чтобы сократить путь прохождения энергии внутри конструкции.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Успешный гибрид

Пока ведутся разработки альтернатив литий-ионным аккумуляторам, компании ищут пути более эффективного сохранения энергии. Успешным вариантом использования усовершенствованных литий-ионных батарей стало их встраивание в гибридные энергетические системы.

В промышленной энергетике такие системы получили развитие в 2020-е годы. Они позволяют объединить преимущества нескольких способов аккумулирования и сохранения энергии. Одним из ярких примеров являются аккумуляторные станции Tesla.

Первую такую станцию построила Tesla в Южной Австралии в 2017 году. Строительство заняло всего три месяца. Компания обещала, что при превышении этого срока страна получит батарею бесплатно.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Южная Австралия получает энергию преимущественно из солнечных батарей и ветрогенераторов. Но иногда необходимо задействовать газогенераторы, подключенные к паровым турбинам, и вырабатывать недостающую часть энергии.

Аккумуляторная батарея Tesla накапливает энергию, когда она подается в сеть региона в избытке, а потом отдает ее обратно, когда возникает дефицит. Таким образом, потребность в газогенераторах отпадает.

Кроме того, батарея реагирует на перепады в электросети. Когда произошло внезапное отключение угольной электростанции Loy Yang A 3, станция Tesla среагировала на 4 секунды быстрее, чем резервный генератор частотного контроля и вспомогательных услуг (FCAS) в Квинсленде.

По расчетам чиновников, емкость батареи составляет около 2% от условной емкости всей сети, однако это дает 55% экономии на эксплуатационных расходах.

У системы есть и минусы. Станция включается всего на несколько минут, поэтому неизвестно, сколько циклов заряда выдержат ее батареи, прежде чем их придется заменить.

Тем не менее, в Австралии уже запланировано строительство подобных аккумуляторных систем в Южной Австралии, на Северной территории, в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе.

Теперь Tesla собирается подключить гигантскую батарею к электросети Техаса. Компания строит станцию хранения энергии мощностью более 100 МВт в техасском Англтоне.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Батарея сможет обеспечивать энергией около 20 тыс. домов. Детали конструкции пока не разглашаются, а сам проект держится в секрете.

В Нидерландах в 2020 году была введена в эксплуатацию гибридная система накопления энергии из литий-ионных аккумуляторов производства швейцарской компании Leclanché и механических накопителей от голландского разработчика S4 Energy. Литий-ионные батареи имеют мощность 8,8 МВт и емкость 7,12 МВт·ч, они работают вместе с шестью маховиковыми системами KINEXT общей мощностью 3 МВт. Таким образом, объект аккумулирует 1 ГВт энергии, которую использует местный системный оператор TenneT для стабилизации энергосистемы. Маховики позволят продлить срок службы батарей как минимум до 15 лет.

В других странах подобные проекты находятся на стадии разработки и внедрения. Подробнее о них РБК Тренды расскажут в следующем материале.

Перспективы рынка аккумуляторов

Исследователи Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства в 2020 году проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии. Они сделали вывод, что за последние десять лет число патентов в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее других сфер. Выяснилось также, что оно еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники меньшей емкости.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Согласно подсчетам авторов работы, пристальное внимание к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а для стационарных установок в электроэнергетике — на две трети.

Девять из десяти крупнейших обладателей патентов — это азиатские компании. Семь из них во главе с Panasonic и Toyota базируются в Японии, а еще две — Samsung и LG — Electronics в Южной Корее. Единственный представитель другого региона — немецкий концерн Bosch — занял пятое место.

для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Смотреть картинку для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Картинка про для чего в стране необходимо создавать энергосистемы. Фото для чего в стране необходимо создавать энергосистемы

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *