г. Москва, ул. Ленинская слобода, д. 19,
БЦ "Omega Plaza", 2-й эт., оф. № 2040

Сбалансировать спрос и предложение электроэнергии из ВИЭ помогают разработки МЭК

  • 02.12.2014
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) известны своим непостоянством: скорость и направление ветра ежечасно меняются, солнце светит только днем и часто скрывается за тучами, приливы сменяются отливами и так далее. Чтобы нормализовать количество электроэнергии, генерируемой с помощью ветровых и солнечных ферм, приливных, гидро- и геотермальных электростанций, а также сбалансировать этот показатель с уровнем спроса со стороны конечных пользователей, необходимы емкие хранилища электроэнергии. С их помощью можно повысить стабильность и гибкость центральной электросети и даже снизить тарифы на энергоносители. 

Тем не менее, развивать и внедрять подобные системы без соответствующей работы в области стандартизации крайне сложно. Именно потому специалисты Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission; IEC; МЭК) непрерывно совершенствуют уже существующие и создают новые международные добровольные стандарты на основе консенсуса, касающиеся хранилищ электроэнергии. В рамках работы в данном направлении специалисты МЭК недавно опубликовали два доклада. Первый документ касается непосредственно хранилищ электроэнергии , второй – анализа роли хранилищ электроэнергии высокой емкости при создании генерирующих мощностей на базе ВИЭ.

Системный подход

Авторы документов отмечают, что емкие хранилища электроэнергии являются ключом к решению энергетических проблем, с которыми сталкиваются развивающие ВИЭ страны. Чтобы повысить эффективность стандартизации соответствующих технологий, в составе МЭК в 2012 году был сформирован технический комитет (ТК) 120 "Системы хранения электроэнергии". Специалисты этого ТК курируют разработку международных стандартов, которые касаются хранилищ электроэнергии различных типов, применяя системный подход вместо стандартизации отдельных энергоаккумулирующих систем. Системы хранения электроэнергии, как правило, классифицируются в соответствии с формой энергии, которую они используют (механическая, магнитная, химическая, тепловая и так далее). Причем наиболее распространены механические и химические варианты. 

Механические хранилища энергии

Следует отметить, что технология хранения больших количеств электроэнергии развивается уже давно: подобные системы появились более 120 лет назад. К примеру, первые наливные водохранилища (аккумулирующие бассейны или бассейны ГАЭС) появились еще в 90-е годы позапрошлого века. Эта технология сводится к накачке воды в водоемы, расположенные на большой высоте над уровнем моря, после чего в часы пиковых нагрузок H2O может поступать на расположенные ниже турбины электрогенераторов. Эта технология в настоящее время наиболее часто используется при создании хранилищ электроэнергии, являясь одной из самых гибких, доступных и простых. По данным МЭК, на долю наливных водохранилищ приходится более 99% от общей емкости всех систем хранения электрической энергии, работающих в связке с электростанциями. Технический комитет 4 "Турбины гидравлические", созданный в рамках МЭК еще в 1913 году, готовит международные стандарты на вращающиеся гидравлические механизмы и сопутствующее оборудование, связанное с развитием гидроэнергетики (включая оборудование для бассейнов ГАЭС).

Еще одна разновидность энергетических хранилищ основывается на концепции аккумулирования энергии путем закачки сжатого воздуха в специальные резервуары. Следует отметить, что пневмоаккумулирующие установки начали активно использоваться коммунальными предприятиями для хранения избыточной электроэнергии в конце 70-х годов прошлого века. По принципу действия они схожи с аккумулирующими бассейнами. Стандартизацией соответствующих технологий, систем и их компонентов занимаются следующие технические комитеты МЭК: ТК 2 "Вращающиеся механизмы двигателей и генераторов" ТК 5 "Паровые турбины" и ТК 61 "Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов для насосов и компрессоров со встроенными электродвигателями".

В число механических систем хранения электроэнергии входят и устройства на базе маховиков. Они использовались в механических системах задолго до того, как электричество получило массовое распространение. Маховики хранят электричество в виде кинетической энергии. При необходимости их вращающиеся элементы приводят в действие электрогенераторы. Ответственность за работу по стандартизации в этой сфере лежит на сотрудниках ТК 2 "Международные стандарты на двигатели и генераторы" в составе МЭК.

Химия спешит на помощь

Электрохимические батареи на основе перезаряжаемых аккумуляторов разной емкости используются практически повсеместно. Первые кислотные аккумуляторы были коммерциализированы в 90-х годах позапрошлого века. В настоящее время для хранения генерируемого с помощью ВИЭ электричества активнее всего используются никель-кадмиевые (NiCad), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), а также серно-натриевые (NaS) аккумуляторы. Но прогресс не стоит на месте: новые достижение в области химии и методы производства значительно повышают эффективность аккумуляторных батарей. ТК 21 "Элементы аккумуляторные и батареи" при МЭК создает международные добровольные стандарты на основе консенсуса на различные аккумуляторные элементы и батареи, включая быстрозаряжаемые, которые получили распространение сравнительно недавно.

Помимо обычных электрохимических аккумуляторных батарей с катодами, анодами и электролитом, к числу химических хранилищ энергии относятся системы на базе водорода (H2) или синтетического газа (СНГ). СНГ и H2 в данном случае получаются из воды и других базовых химических элементов при помощи избыточного электричества. Впоследствии сжигание водорода и СНГ позволяет генерировать электроэнергию в часы пиковой нагрузки на центральную сеть. Эти вещества также могут использоваться в качестве топлива для транспортных средств. Стандартизация соответствующих технологий также находится в сфере интересов МЭК. 

Поделиться с друзьями!

Подписка
Оставьте ваш e-mail, чтобы получать новости