16.Способы аккумулирования энергии виэ (ветровой, солнечной, др.)

Аккумулирование энергии становится одной из важнейших проблем, когда речь идет об эксплуатации энергетических систем на основе возобновляемых источников энергии.

Аккумулировать энергию необходимо по причине энергетической нестабильности характеристик возобновляемых источников и потребителей в течение года, в некоторых случаях даже в течение суток.

При использовании аккумуляторов в энергосистемах на основе возобновляемых источников энергии решаются следующие основные задачи:

- обеспечение бесперебойного энергоснабжения потребителей за счет накопления избыточной энергии и дальнейшего ее использования в период отсутствия или недостатка энергоснабжения;

- обеспечение оптимального режима работы источников энергии и потребителей за счет сглаживания колебаний в энергосети;

- повышение потенциала энергии до необходимого при накоплении низкопотенциальной энергии;

- превращение энергии одного вида в другой в соответствии с потребностями потребителя.

В качестве аккумуляторов энергии возобновляемых источников можно использовать:

- электрохимические аккумуляторы;

- тепловые аккумуляторы;

- аккумуляторы на основе обратимых фазовых переходов;

- аккумуляторы на основе обратимых химических реакций;

- аккумуляторы, работающие при переработке топлива за . счет его обогащения;

- аккумуляторы, работающие на основе водорода.

Электрохимические аккумуляторы целесообразно использовать в комплексе с солнечными и ветровыми установками различной мощности. Они необходимы в установках небольшой мощности, поскольку в этом случае потребитель не может непосредственно получить электроэнергию необходимого качества.

Экономическая эффективность теплового аккумулятора при других равных условиях определяется массой и объемом теплоаккумулирующего материала, необходимого для обеспечения заданных параметров процесса. Чаще всего аккумулируют физическое тепло. Достаточно низкая теплоемкость аккумулятора должна компенсироваться использованием больших объемов тепло аккумулирующих материалов. В качестве аккумуляторов используют теплоизолированные резервуары воды.

Аккумуляторы, использующие тепловые эффекты обратимых фазовых переходов, характеризуются более высокой плотностью энергии при небольшом объеме теплоаккумулирующего материала и имеют практически постоянную температуру разряда.

Аккумуляторы, работающие с использованием эффекта обратимых химических реакций, характеризуются еще более высокой плотностью энергии, однако они стоят дороже, так как в них используются относительно дорогие химические соединения, кроме того, в процессе химических реакций они выделяют газы.

При наличии остаточной энергии возобновляемых источников ее можно использовать для обогащения природного топлива при его переработке, т.е. аккумулировать энергию в топливе.

Аккумулирование энергии на основе водорода представляет собой электрохимическое разложение воды с получением водорода и кислорода. Такой процесс имеет большие перспективы. Водород -это альтернатива нефти и природному газу.

Для надежного и стабильного энергоснабжения объектов, расположенных в отдаленных и труднодоступных районах, разработана комбинированная автономная система энергопитания, состоящая из возобновляемого источника и аккумуляторной батареи, связанной с потребителем блоком автоматического контроля зарядки и разрядки аккумуляторов.

Использование ветроэлектрических и солнечных установок для электропитания автономных отдаленных потребителей позволяет сэкономить органическое топливо, сократить транспортные расходы на его доставку, уменьшает капитальные расходы на строительство сетей электропередач, уменьшает негативное воздействие на окружающую среду.

Автономная энергосистема на основе возобновляемых источников энергии состоит из следующих основных узлов:

- источники энергии: ветроэлектрические установки, солнечные фотопреобразователи, гелионагреватели, тепловой насос;

- аккумуляторы энергии: тепловой бак-аккумулятор, котел-аккумулятор горячей воды, аккумуляторная батарея;

- система управления: щит ручного управления, прибор автоматического управления зарядом аккумуляторов и автоматизированная система измерения выходных параметров.

Единственным известным на сегодня универсальным энергоносителем, пригодным для создания эффективной межсезонной системы аккумулирования, является водород.