Damo na ka oras an akon gin-gamit ha pagbasa hin mga busag nga papel ngan mga spec sheet mahitungod han .pagtipig hin enerhiya. Ngan adi an akon nahunahuna: an bug-os nga talan-awon mas masamok ngan mas makaruruyag kay han kadam-an nga mga artikulo nga nagpapabati.
An ngatanan nag-iistorya mahitungod han mga baterya. Igo nga patas-aadto hira ha bisan diin yana. Pero pagtipig hin enerhiya? Mas daku gud ito nga pag-istorya. Ginhihisgotan naton an ngatanan tikang ha dagku nga mga tipiganan han tubig nga nalingkod ha pungkay han kabukiran tubtob ha nagtutuyok nga mga bahin han metal ha mga kwarto nga waray bakante. An iba hini nga mga teknolohiya tikang pa han kabataan an iyo mga apoy-nga mga apoy. An iba naeksister kasagaran ha mga lab ngan mga presentasyon ha PowerPoint.
Tuguti ako nga maglakat ha iyo kon ano gud an aada ha gawas.
An Daan nga Kabayo ha Pagtrabaho Waray Gin-iistorya .
Ginbomba nga pagtipig hin hydro. Baga hin makaarawod, diri ba? Duha nga reservoir ha magkaiba nga kahitaas, may mga turbina, tubig nga nag-aawas tipaigbaw ngan tipaubos. Simple nga pisika.
Pero adi an butang-ini nga "makaarawod" nga teknolohiya nag-aasikaso hin haros 95% han ngatanan nga grid{2}}sukol nga pagtipig hin enerhiya ha bug-os nga kalibutan. Kasiyaman-lima ka porsyento. Kon an mga tawo nagdidiskusyon mahitungod han mga kemikal han baterya ngan naglalantugi mahitungod han litium kontra ha sodyum, an ginbomba nga hidro mamingaw la nga nagbubuhat han iya trabaho ha luyo.
Haros makaarawod nga simple an konsepto. Kon barato an koryente (kasagaran nga ha gab-i, o kon naglalaga an adlaw ngan nag-crank an mga solar panel), nagbobomba ka hin tubig tipaigbaw ngadto ha usa nga reservoir. Kon nagtitikahitaas an mga presyo o nagtitikadamu an panginahanglan, gintutugotan mo ito nga tubig nga magdagmit tipaubos tipabalik pinaagi han mga turbina. An kahusayan nag-uukoy ha palibot han 70-85%, nga diri hingpit, pero an kapasidad han pagtipig in dako. An aton gin-iistoryahan in mga pasilidad nga makakatipig hin gigawatt-oras nga enerhiya. Diri megawatt-oras. mga oras nga Gigawatt. Sarihi nga buhaton ito gamit an litium-ion.
Syempre, mayda dakop. Kinahanglan mo an heograpiya. Kinahanglan mo hin duha nga tipiganan. Kinahanglan mo an husto nga kaibahan han kahitaas. Diri ka gud makakatukod hin usa hini ha Kansas. An pagtugot la ha palibot in nagkikinahanglan hin mga tuig. Ngan an mga gastos ha unahan? Astronomiya. Pero kun nahimo na, ini nga mga tanom in nagdadalagan hin 50, 60, usahay 80 ka tuig. An pasilidad han Bath County ha Virginia in nag-operate tikang pa han tuig 1985 ngan waray nagpapakita hin mga tigaman nga maundang.
Ginpipirit nga Hangin: An Pamaagi ha Ilarom han Tuna .
An pagtipig han enerhiya han ginpipirit nga hangin (CAES) amo an ginbomba nga kakaiba nga umangkon han hydro. Imbes nga magbalhin hin tubig, ginkukumpiskar mo an hangin ngadto ha mga lungib ha ilarom han tuna-mga simboryo han asin, mga uma nga natural nga gas nga naubos, mga aquifer, anoman nga mga pormasyon ha heolohiya an mahitabo nga makukuha.
Durante han mga oras han kadam-an, an mga kompresor nga de-koryente nagduduso hin hangin ngadto hini nga mga espasyo ha ilarom han tuna ha mga pag-ipit nga makakahimo han imo mga talinga nga mag-uwang kon ginhuhunahuna la ito. Kun kinahanglan mo hin kuryente, an ginpipirit nga hangin in napapagawas, napaso (kasagaran gamit an natural nga gas, nga amo an diri -sugad-berde nga bahin), ngan nadalagan ha mga turbina.
Duha la an komersyal nga planta han CAES nga nagios yana. Duha. Usa ha Alemanya nga nagdalagan tikang han 1978, ngan usa ha Alabama tikang han 1991. An teknolohiya nagtrabaho, klaro. Pero istrikto an mga kinahanglanon ha heolohiya, ngan waray pa maglapis an ekonomiya ha damo nga mga lokasyon. Ha gihapon, an mga parasaliksik padayon nga nagtatrabaho ha abanse nga mga bersyon-nga adiabatic nga mga sistema nga nakuha ngan nagamit utro han kapaso tikang ha pag-ipit, nga diri na kinahanglan hin natural nga gas. Naeksister ini kadam-an ha mga proyekto pilot ha pagkayana.
Mga ligid: Puro nga Mekanikal nga Kahusay
Aaminon ko ini-mga ligid an akon paborito. Mayda elegante nga butang ha pagtipig hin enerhiya komo pagtuyok nga pagkiwa.
An sistema han flywheel ha pagkamatuod usa nga mabug-at nga rotor nga natuyok ha vacuum nga kwarto, nga ginbibitay pinaagi hin mga bearing magnetic basi maibanan an pag-ipit. Kon may-ada ka sobra nga koryente, mas malaksi nga gintutuyok han mga motor an flywheel. Kon kinahanglan mo bumalik an gahum, ito nga nagtutuyok nga masa an nagpapadalagan hin henerador. An pisika malimpyo, masayon masabtan.
An mga ligid nga ligid labaw ha mga butang nga ginkakangalasan han mga baterya: madagmit nga pagkarga-mga siklo han pagdischarge, minilyon nga mga siklo ha bug-os nira nga kinabuhi, kadagmitan nga mga oras han pagbaton nga ginsusukol ha mga milisegundo. Perpekto hira para han pagregular han frekuensya-adton gudtiay, pirme nga mga pagbag-o nga kinahanglan han grid nga magpabilin nga marig-on ha eksakto nga 60 Hz (o 50 Hz, depende kun diin ka naukoy).
Ano an diri hira maupay? Pagtipig hin enerhiya ha maiha nga panahon. Bisan ha gimaopayi nga mga bering nga magnetiko ngan hirani -hingpit nga mga bakante, an mga ligid nga ligid nawawarayan hin enerhiya tungod han pag-ipit ha paglabay han panahon. Pabay-i hin usa nga paglingkod ha sulod hin usa ka adlaw ngan nawarayan ka hin daku nga bahin han imo natirok nga enerhiya. Pabay-i ito hin usa ka semana ngan, maupay, ayaw pag-abala.
Salit an mga ligid nag-ookupar hin partikular nga nitso: halipot nga -kadugayon, hataas nga-mga aplikasyon han gahum. Ginagamit ito han mga sentro han impormasyon sugad nga gahum han tulay durante han pipira ka segundo nga ginkikinahanglan han mga generador nga diesel basi makasulod. Ginmulay hira han NASA para hin mga sarakyan ha kawanangan.
Mga Baterya: An Kategorya nga Gintatagad gud han Ngatanan .
Sige, pag-istoryahan naton an mga baterya. An mga kapilian ha elektrokemikal in bumuto ha naglabay nga mga tuig, ngan ha pagkamatuod nagigin nakakawurok ito.
Litium - ionnagdudumara han pag-istorya tungod han maopay nga hinungdan. An hataas nga densidad han enerhiya nangangahulogan hin mas damu nga pagtipig ha gutiay nga espasyo. Desente nga kinabuhi nga siklo, labi na ha mas bag-o nga mga kemikal. An mga gastos in nag-ubos-sugad, nag-ubos hin 90% tikang han 2010 nga klase hin nag-ubos. An imo telepono, an imo laptop, mga sarakyan nga de-koryente, ngan nagtitikadamo, an pagtipig han grid ngatanan nadalagan ha mga pagbag-o han lithium-ion.
Pero diri usa nga butang an "litium nga ion". Usa ito nga pamilya. An litium nga puthaw nga pospato (LFP) nagsasakripisyo hin pipira nga enerhiya nga densidad para hin mas maupay nga katalwasan ngan mas maiha nga kinabuhi-waray kobalto, nga importante ha etika ngan ekonomiya. An mga Tsino nga mga parahimo in nag-all-in ha LFP, ngan yana nagkukuha na ini. Samtang, ang nickel -manganese -cobalt (NMC) nag-iimpake sa mas damo nga enerhiya kada kilo, nga importante kon naniningkamot ka paghatag sa usa ka de-koryente nga awto nga desente nga range.
An madulom nga bahin han litium - ion? Init nga dalagan. Ini nga mga baterya mahimo masunog ha makaruruyag nga paagi kon madaot, sobra an karga, o diri la swerte. An paghimo in enerhiya-nga damo. An mga kadena han suplay para han litium ngan kobalto in mayda kalugaringon nga bagahe ha etika. Ngan samtang nag-uuswag an mga imprastraktura ha pagresiklo, kadam-an han mga baterya nga naubos na an natapos pa gihapon ha mga basurahan.
Mga baterya han agos .paghimo hin naiiba gud nga paagi. Imbes nga magtipig hin enerhiya ha solido nga mga elektroda, nagamit hira hin likido nga mga elektrolito ha mga tangke ha gawas. Karuyag hin dugang nga kapasidad hin enerhiya? Kuha la hin mas dagko nga tangke. An gahum ngan enerhiya nagbubulag, nga nagbabag-o han bug-os nga pilosopiya han disenyo.
An mga baterya han vanadium nga redox nga agos (VRFB) amo an pinakahamtong nga bersyon. Haros hira nag-iiha ha kadayonan-nag-iistorya kita hin 15,000 ngadto ha 20,000 nga mga siklo, bangin sobra pa. Waray pagkadaot tikang ha hilarom nga pag-awas. An elektrolito diri nauubos; nag-slosh la ito tipabalik-balik ha stack han selyula. Baynte-lima ka tuig ha sulod, mahimo mo pahubason an elektrolito, ipadara ito ha iba nga lugar, ngan padayon nga gamiton ito.
Pero an mga baterya han agos daku. An hamubo nga densidad han enerhiya nangangahulogan nga waray hira kahulogan para han mga sarakyan o dara-dara nga mga aplikasyon. Diri liwat barato an vanadium. Para han grid-sukol nga pagtipig kun diin an tunob diri importante ngan an kahilaba han kinabuhi? Nagtitika-makaruruyag hira.
Tingga-asidoamo an orihinal nga baterya nga puydi kargahon, nga ha pagkamatuod waray magbag-o tikang han 1859. An imo awto nagtitikang ha usa. Barato hira, nasasabtan hin maupay, ngan 98% nga mareresiklo. Pero an kinabuhi han siklo kasadangan, maluya an densidad han enerhiya, ngan mabug-at hira. Para han mga aplikasyon han grid, hira in kadak-an nga ginsaliwnan, pero hira in nagdudumara la gihapon ha mga sistema han backup nga kuryente kun diin an gastos in mas importante kaysa han ngatanan.
Sodyum - ionamo an bag-o nga inabot nga nakakakuha hin seryoso nga atensyon. An sodium aada ha bisan diin-literal nga ha tubig ha dagat-salit an mga kabaraka ha kadena han suplay ha panguna nga nawawara. An proseso han paghimo mahimo gumamit utro han naeksister nga mga gamit ha pabrika han litium. An pasundayag diri pa gud aada ha lebel han litium-ion, pero madagmit ini nga nagsasara han lat-ang. Nagtikang an CATL hin damo nga produksyon dida han 2023. Ha sakob hin lima ka tuig, an sodium{9}}ion in makakag-ukit hin seryoso nga bahin ha merkado para hin diri-nabag-o nga pagtipig.
Sadang ko unabihonnikel -kadmium(ginagamit pa gihapon ha pipira nga mga aplikasyon ha industriya, bisan kon nakakahilo an cadmium ngan ginpugngan ini han EU),nikel-metal nga hidraid(hinumduman niyo an Prius antes ini mag-litium?), ngansodyum-asupre(hitaas-mga sistema sa temperatura nga ginduso makusog sa mga kompanya sa Hapon sa dekada 2000). Pero hini nga punto ginlilista ko an mga butang para la malista. An praktikal nga kamatuoran amo nga an litium nga ion ngan an agos nga mga baterya amo an kon diin an aksyon, nga may-ada sodyum nga madagmit nga nasaka.
Pagtipig hin Init: Kainit sugad hin Baterya .
Adi hin usa nga kategorya nga diri nakakakuha hin igo nga atensyon: pagtipig hin enerhiya komo kapaso (o katugnaw).
Pagtipig hin tinunaw nga asin .amo an paagi han pagtrabaho han konsentrado nga mga planta han koryente ha adlaw ha gab-i. An mga espiho nagtututok han sirak han adlaw ha usa nga torre, nagpapaso han tinunaw nga asin tubtob ha 500-600 ka grado . Ito nga asin natitirok ha mga tangke nga may insulado, ngan kon nagkikinahanglan ka hin koryente, ginagamit mo ito ha paghimo hin alisngaw ngan pagpadalagan hin turbina. An planta han Gemasolar ha Espanya in makakahimo hin kuryente sakob hin 15 ka oras kahuman han katunod han adlaw. An Crescent Dunes ha Nevada nagkakapot hin igo nga kapaso para ha 10 ka oras nga paghimo.
An makaruruyag ha tinunaw nga asin amo nga barato an pagtipig hin kapaso. Mas barato kada kWh kaysa han mga baterya. An diri-matugnaw nga butang amo an paglibot-biyahe nga kahusayan-nawawarayan ka hin damo ha pagbag-o tikang ha kapaso ngadto ha kuryente ngan balik.
Pagtipig hin yelo .amo an kapaso nga katumbas han pagbalhin han oras-. Ginyeyelo han mga tinukod han komersyo an tubig ha bug-os nga gab-i kon hamubo an presyo han koryente, katapos ginagamit ito nga yelo basi magkaada aircon durante han oras han kulop. Diri ito glamour, pero nagios ito. Ginagamit ini han Kalibutan han Disney. Damu nga opisina ha mapaso nga klima an nagamit hito. Ha pagkamatuod, ginagamit mo an yelo sugad nga baterya para ha panginahanglan ha pagpatugnaw.
Mayda liwat mas bag-o nga mga konsepto:Mga baterya nga Carnotnga nagtitipig hin kuryente komo kapaso ngan ginbabag-o ini tipabalik gamit an mga makina hin kapaso, mga tangke hin mapaso nga tubig nga oras-nagbabalhin hin pagpaso hin kuryente, panahon nga pagtipig hin kapaso para hin bug-os nga mga kahigrani. Urusahon an kahilarom han uniberso nga may kapaso.
Hidroheno: An Karata
An pagtipig hin enerhiya nga hidroheno may-ada madasigon nga mga parasuporta ngan mabangis nga mga kritiko, ngan ha pagkamatuod, pariho ito may-ada balido nga mga punto.
Simple la an panawagan: gamita an sobra nga nababag-o nga kuryente ha pagtunga han tubig ngadto ha hidroheno ngan oksiheno (electrolysis). Tipigi an hidroheno. Kon nagkikinahanglan ka hin koryente, padalagana ito ha usa nga selyula han gasolina o sunugon ito ha turbina. An hidroheno in makakatipig hin damo nga enerhiya hin maiha hinduro nga mga panahon-mga semana, bulan, bisan mga panahon.
An kritisismo in pareho simple: an paglibot-nga kahusayan han pagbiyahe makaharadlok. Nawawarayan ka hin 30% ha elektrisidad. Mas damo an imo nawawarayan ha pag-ipit o pag-likido. Mas nawawarayan ka hin pagkombertir balik ha kuryente. Kataposan, bangin makabalik ka hin 30% han imo orihinal nga enerhiya. Ikumpara ito ha 85-90% para ha litium-ion.
Salit san-o may-ada kahulogan an hidroheno? Kon kinahanglan mo magtipig hin tinuod nga damu hinduro nga enerhiya ha sulod hin hilawig nga panahon. Kun nagdekarbon ka han mga proseso han industriya nga nagkikinahanglan hin hitaas nga kapaso. Kun kinahanglan mo hin enerhiya nga dara-dara nga pwede dad-on ha hirayo nga lugar. Kun an iba nga mga kapilian literal nga diri nakakahimo han trabaho.
Daku an pagpusta han Alemanya ha hidroheno. Sugad man an Hapon. An Australia in nagtutukod hin imprastraktura ha pag-eksport para makapadara hin green hydrogen ngadto ha Asya. Kun ini nga pusta in nagbabayad in nadepende ha mga gastos nga mas malaksi nga nahulog kaysa han mga baterya nga nag-uuswag-ngan an mga baterya in madagmit nga nag-uuswag.
An Ultra -Halipot-Kahilawig nga mga Butang
Mga superkapasidadmagtipig hin enerhiya ha elektrisidad imbes nga ha elektrikokimikal. Mahimo ito magkarga ngan magdischarge haros dayon, makakahimo hin minilyon nga siklo, ngan makakahatag hin katatawa nga densidad han gahum. An diri nira mahihimo amo an pagtirok hin damu nga kusog. An superkapasitor nga bangko nga pariho kadaku hin surudlan ha pagpadara bangin magtipig han nasusudlan han baterya nga pariho kadaku hin maleta.
An ira matam-is nga lugar amo an ultra-halipot nga mga pagbuto: pagpreno hin pagbag-o ha mga sistema han pag-agi, pagpahamis han paghatag hin kuryente ha mga instalasyon nga nababag-o, nga naghahatag hiton pagbahin-bahin hin kuryente nga ginkikinahanglan han usa nga UPS ugsa magkuha an mga baterya.
Sobra nga nagdadara nga pagtipig hin enerhiya nga magnetik(SMES) mas eksotiko pa. Tipigi an enerhiya ha magnetic field nga ginhimo han superconducting coils nga ginpabugnaw ngadto ha mga temperatura nga cryogenic. Harani-dagmit nga baton, waray pagkaguba, esensyal nga waray katapusan nga kinabuhi han siklo. Apan ang gastos ug komplikado sa pagmintinar sa superconducting temperatures nagpabilin ang SMES sa niche aplikasyon-kadam-an nga kalidad sa kuryente alang sa mga semiconductor fabs ug uban pa nga mga pasilidad diin bisan mga madaliay nga voltage sags nagkantidad sa milyon-milyon.
Pagtipig han Grabidad: An Bag-o nga Daan nga Ideya .
Usa pa nga kaarangay nga angay ig-unabi: mga sistema nga nakabase ha grabidad- nga diri ginbomba nga hidro.
Enerhiya nga Bodeganagtutukod hin mga sistema han crane nga nagtatambak ngan nagbubuklad hin dagku nga mga bloke nga semento. Alsaha an mga bloke kun barato an enerhiya, ihulog pinaagi han mga generator kun kinahanglan mo hin kuryente. Ginbomba ini nga hydro nga waray an tubig, esensyal.
An iba nga mga kompanya nag-uusisa han mga ginbayaan nga mga mina-paubos nga mga kabug-aton ha ubos han baras, ialsa hira tipabalik ha igbaw. O katuyoan-gintukod nga mga torre. O bisan an mga konsepto nga nag-uupod hin mga riles nga kargado hin mga bato ha mga hilig nga riles.
Gawas pa an hurado kun ini in makakakompetensya ha ekonomiya. An enerhiya nga densidad han pagtipig han grabidad in kinaiya nga hamubo-kinahanglan mo hin damo nga masa ngan kahitaas para makatipig hin makahuluganon nga enerhiya. Pero an mga parasuporta nangangatadongan nga an paggamit hin barato nga mga materyales (semento, graba) ngan yano nga mga mekaniko in makakadaog hin mga baterya ha gastos para hin maiha-nga mga aplikasyon.
Salit Ano Gud ba an Importante?
Kun nakabasa ka na hini nga kahirayo, bangin maghunahuna ka: ano nga teknolohiya an nagdadaog?
Sayop nga pakiana.
An pagtipig hin enerhiya diri usa nga nagdadaog-kuhaa-ngatanan nga merkado. An iba-iba nga mga teknolohiya naangay ha iba-iba nga niche nga nakabase ha kahilawig, oras han pagbaton, lokasyon, istraktura han gastos, ngan aplikasyon.
Kinahanglan hin regulasyon han frekuensya ha mga milisegundo? Mga ligid o baterya. Kinahanglan hin upat ka oras nga backup para hin solar plant? Litium - ion o agos nga mga baterya. Kinahanglan ibalhin an sobra nga nababag-o nga panahon? Posible nga hidroheno, o ginbomba nga hidro kon igintutugot han heyograpiya. Kinahanglan pabugnawon an usa nga tinukod ha panahon han pinakahitaas nga panginahanglan? Pagtipig hin yelo.
An grid han tidaraon diri madalagan ha usa la nga teknolohiya han pagtipig. Ini in magla-layer hin damo nga mga teknolohiya -supercapacitors para hin kadagmitan nga pagbaton, mga baterya hin mga minuto ngadto hin mga oras, ginbomba nga hydro para hin adlaw-adlaw nga pagbisikleta, hidroheno o thermal para hin mas maiha nga kadugayon. An tagsa nga lugar ha spektrum han kahilawig posible nga mapupuno han anoman nga teknolohiya nga nagtatanyag han gimaopayi nga ekonomiya para hiton espisipiko nga aplikasyon.
An makaruruyag nga bahin amo nga an mga gastos nagtitikaguti ha haros ngatanan hini nga mga kategorya. Nag-ubos an mga gastos han baterya han litium. An mga elektrolisador nasunod ha pariho nga kurba han pag-aram. Nagtitikadamo an produksyon han baterya han agos. Bisan an ginbomba nga hydro in nakakakita hin kabag-ohan nga mayda mga sarado nga sistema hin loop ngan mga tipigan ha ilarom han tuna.
Napulo ka tuig na an naglabay, waray hini an baga hin mapulsanon ha ekonomiya ha sukol. Yana? An pagtipig amo an pinakamalaksi-nga nagtutubo nga bahin han sektor han enerhiya.