Возобновляемая энергетика становятся реальной альтернативой при производстве энергии. Ископаемое топливо невечное, и в условиях увеличения населения Земли оно просто когда-нибудь закончится.  С увеличением человеческой популяции возрастает и экологическая нагрузка. Солнце и ветер являются самыми распространенными источниками возобновляемой энергии.

В настоящее время солнечные панели уже не являются редкостью, их все чаще можно увидеть в повседневной жизни, технологии производства кремневых солнечных панелей становятся все дешевле. Основные усилия в области ВИЭ направлены на оптимизацию солнечных электрических станций, и их компонентов.

К концу 2015 года суммарная установленная мощность солнечных электростанций составила 230 ГВт[1], и продолжает расти. При таком количестве установленной мощности, определяющее значение имеет правильное проектирование электростанций, а также грамотный подбор и обслуживание оборудования.

Авторы:
Федотов А.А. Научный сотрудник ОИВТ РАН , лаборатории возобновляемой энергетики
Плавник Б.И. Магистратура ČVUT/Tesla electron tubes, электроэнергетика
Редактор: Овчинников К.А.

Подписаться на рассылку

Возобновляемая энергетика и ее цели

Основная цель использования Возобновляемых Источников Энергиии (ВИЭ) — их практическая неисчерпаемость или относительно быстрая возобновляемость, в то время как запас минерального топлива (уголь, нефть и газ) и ядерного (в основном урана) ограничены, восстановлению имеющимися и перспективными технологиями не подлежат, а их запасы подходят к концу. По различным прогнозам с исчерпанием этих ресурсов человечество может столкнуться уже к концу XXI века. Соответственно, к этому времени необходим переход на ВИЭ, технологии которых требуют комплексного развития уже сегодня.

Прим.редактора: я бы не списывал со счетов возможность наработки делящегося материала на быстрых реакторах, с последующей переработкой. Разумеется, технология пока дорогостоящая, имеет проблемы, но так же, как и альтернативная энергетика может оказаться перспективной за счет эффекта масштаба. Так что гонка продолжается.

Также, в большинстве случаев возобновляемая энергетика более экологически чистая по сравнению с “классической”, как минимум из-за отсутствия вредных выбросов во время эксплуатации. Тем не менее, общее воздействие на окружающую среду не так очевидно и требует дальнейших  исследований.

Возобновляемая энергетика и ее области

На первый взгляд возобновляемая энергетика в процессе развития способна существенно снизить спрос на сжигаемое топливо, однако сравнивать стоимость энергии возобновляемых и не возобновляемых источников довольно сложно. Газовые и угольные электростанции выдают мощность именно в том объеме, который необходим и в то время, когда это необходимо. Солнечные же могут давать энергию, только когда светит солнце, а ветровые электростанции, когда дует ветер.

Сейчас можно встретить много новостей о том, что в той или иной стране возобновляемая энергетика покрывает все потребности в электричестве. Но никто не пишет, что случаются целые недели когда ветер и солнце покрывает менее 10% потребностей. Дефицит энергии восполняется только за счет генерации на тепловых электростанциях. Технологии аккумулирования энергии являются довольно дорогими, и расходы на них иногда доходят до 80% от всех капитальных затрат электростанций.

Для сравнения стоимости электрической энергии обычно приводят LCOE (Levelized Cost of Energy) – среднюю расчетную себестоимость производства электроэнергии на протяжении всего жизненного цикла электростанции.

Самый низкий LCOE у гидроэлектростанций – 2 цента за кВт*ч. Угольные или газовые электростанция в среднем дороже, по 4 цента за кВт*ч. Возобновляемая энергетика все еще гораздо дороже. Солнечная электростанция на фотоэлементах имеет LCOE 11.6 цента за кВт*ч, при том, что 80% стоимости это не сами панели, а всевозможное оборудование и системы хранения электрической энергии. Не стоит забывать, что если поставить солнечную электростанцию с номинальной мощностью 10 кВт, то 10 кВт*ч в течении часа мы никогда не увидим. Дело в том, что номинальная мощность фотоэлектрической панели пишется исходя из условий STC (Standard Test Conditions) – стандартных тестовых условий. STC считается освещенность – 1000 Вт/м2 , температура элемента – 25 °С. В реальности никогда нет инсоляции 1000 Вт/м,2 поэтому приходится увеличивать установленную мощность солнечной электростанции, как правило, в 3 раза что неизбежно приводит к повышению капитальных затрат.

LCOE изменяется в зависимости от законодательства государства, где стоит электростанция, и от места расположения электростанции. LCOE учитывает сколько надо заплатить за вредные выбросы. В странах вроде России это символическая цена, а в Европе – существенный экономический фактор. Такая же ситуация со стоимостью сжигаемого топлива. У стран-экспортеров цена может быть небольшой, почти бесплатной, у стран-импортеров – нет. LCOE на абсолютно одинаковые электрические станции будет меняться от страны к стране. В России без дополнительных субсидий и без повышения штрафа за вредные выбросы солнечная энергетика является неконкурентоспособной, и ее внедрение ограничивается автономными энергетическими системами, то есть там где нет вообще ничего. 

Фотовольтаика

Сказать, что запасы солнечной энергии огромны – не сказать ничего. Электромагнитное излучение бомбардирует нашу планету и не пользоваться им – кощунство. Самый классический способ сбора энергии – фотопанели.

Возобновляемая энергетика. Фотовольтаика

Принцип работы фотоэлектрических элементов основан на фотоэффекте в полупроводниковых материалах. В определенных условиях, электрон в полупроводнике может поглотить фотон, при этом высвобождается энергия в виде фототока. Высвобождаемая энергия описывается уравнением:
E=h•ν=(h•c)/λ
Где, E – энергия фотона, ν – частота, h – постоянная Планка, c – скорость света, λ – длина волны.

Полупроводниковый материал представляет собой твердое кристаллическое вещество, связь между которыми обеспечивается валентными электронами. При определенных значениях энергии валентные электроны высвобождаются, обеспечивая проводимость. Зона значений энергий между связанным и свободным состояниями называется энергетической щелью. Это объясняет уникальные свойства полупроводников.
В них число электронов в зоне проводимости меняются в зависимости от таких факторов, как температура, электрическое и магнитное поля.

Фотон попадающий на фотоэлектрический элемент передают свою энергию электрону, и может вывести его на более высокий энергетический уровень, изменив его состояние. Это обеспечивает электрический ток. Однако это произойдет только в том случае, если энергия фотона обеспечит преодоление энергетической щели.  Кроме того, электрон в зоне проводимости может потерять часть своей энергии и вернуться в начальное состояние.

Идеальный кристаллический  полупроводник должен состоять только из определенных атомов. Используются следующие материалы: Кремний (Si), Германий (Ge), Галлий-Мышьяк (GaAs), Кадмий-Теллур (CdTe), и даже Индий-Галлий-Селен (InGaSe). Самым дешевым вариантом является кремний.

Таким образом, когда лучи падают на полупроводник, тот нагревается, частично поглощая их энергию. Приток энергии высвобождает электроны внутри проводника, обеспечивая разность потенциалов. Созданное электрическое поле, направляет свободные электроны. Появляется электрический ток. Если приложить токосъемы к верху и низу фотоэлемента, можно направить полученный ток по проводам.

Принцип работы солнечной панели. Возобновляемая энергетика

Вольтамперная характеристика лучше всего характеризует работу фотоэлектрической ячейки, ВАХ представлена на рисунке 1.

ВАХ цепи. Возобновляемые источники энергии
Вольтамперная характеристика фотоэлектрической панели

Точка перегиба на ВАХ – точка максимальной мощности. Это и есть рабочая точка фотоэлектрической панели, контроллер поиска точки максимальной мощности (MPPT) обеспечивает этот режим работы. Принцип работы MPPT контроллера следующий: проводится периодическое полное сканирование всей вольт-амперной характеристики солнечной батареи(вид вольтамперной характеристики представлен выше), обычно раз в минуту, находится точка максимальной мощности. Точка максимальной мощности может меняться в зависимости от инсоляции, главной задачей MPPT контроллера является получение максимального количества энергии в солнечную/пасмурную погоду, или с наступлением вечера. При смене времени суток с дневного на вечернее падает приход солнечной радиации, соответственно необходимо искать новую точку максимальной мощности. Контроллер сдвигает рабочую точку на новое напряжение. Если при этом мощность больше, то это точка является новой рабочей. Процесс повторяется в течении всего времени светового дня. Различные производители подбирают параметры поиска – глубину и частоту итераций.

Точка напряжения холостого хода характеризует напряжение элемента в солнечную погоду без нагрузки. Напряжение холостого хода это напряжение между токоотводами при бесконечно большом сопротивлении между ними (то есть разрыв цепи), следовательно из закона Ома вытекает, что напряжение холостого хода является максимальным напряжением элемента. 

Для преобразования постоянного тока в переменный нужен инвертор, так как в сеть мы можем поставлять только переменное напряжение. Но инверторы могут работать только при очень узких входных параметрах. Для того, чтобы их обеспечить требуется DC/DC преобразователь — инструмент с помощью которого фактический постоянный ток адаптируется под требуемые значения. Помимо этого, он выполняет такую полезную задачу, как отслеживание точки макс. мощности (MPPT). Это позволяет модулям работать эффективнее.

Это ключевой параметр системы, он определяет качество электрической энергии, а также КПД преобразования тока. В инверторе используются транзисторы и тиристоры, закрытие и открытие которых обеспечивает смену направления тока. Для управления транзисторами чаще всего используется числовое программное управление, то есть транзисторы могут открываться и закрываться тысячи раз в секунды. На выходе получается необходимая синусоида с частотой  50 Гц. Переменный ток из наших розеток.  

Ожидание и реальность

При этом, с какой бы частотой не работали транзисторы и какие бы алгоритмы работы не были использованы, из инвертора невозможно получить идеально гладкую синусоиду, которую генерируют электростанции с синхронными генераторами и которая теоретически должна быть в сети. Отличие фактической синусоиды от идеальной вызывают так называемые “высшие гармоники” — синусоиды с частотой выше 50 герц. Их частота выше в Х раз, где Х принимает нечётные значения. Наибольшее действие имеют 3-я, 5-я, и 7-я гармоники. На искажение идеальной синусоиды тратиться некоторая мощность, которую называют “деформирующей”. Из этого следует, что для передачи того же количество мощности активной необходимо увеличивать общую мощность, что сказывается на всех элементах электрической сети и вызывает дополнительные потери при передачи энергии. Также наличие высших гармоник вызывает ряд проблем, например проблемы при старте и работе электродвигателей.

Высшие гармоники
Искажение идеального синуса на примере третьей гармоники (синяя синусоида)

Данный недостаток фотовольтаики поддаётся решению, одно из которых — использование пассивных фильтров высших гармоник. Однако, вещь это достаточно дорогая и вносит существенную часть стоимости.

Формула электрической мощности
Где S — общая мощность, P  — активная, Q — реактивная, T — искажающая

Солар термал

Фотоэффект — не единственный способ получения электричества из солнечного света, который использует возобновляемая энергетика. Некоторое распространение получили системы типа solar-thermal, которые предполагают использование тепловой составляющей солнечного света. Так как удельная тепловая энергия, передаваемая Солнцем, относительно низка (иначе жизнь на планете не была бы возможна), то были придуманы и реализованы проекты по концентрации данной энергии. 

Наиболее применимыми оказались концентрационные системы — те, что с помощью зеркал отражают солнечный свет и собирают его в одном месте. Это получило название “солнечные башни”, так как выглядит данная электростанция именно так: поле из большого количества зеркал с башней в центре. На башне, в фокусе отражения зеркал, находится бак с жидкостью. По технологическим причинам это обычно расплав солей. Зеркала поворотные в двух плоскостях, чтобы в течении дня и в процессе движения Солнца по небу отражать свет в одну и ту же точку. Расплав из башни переносится в более удобное место для использования и уже там греет пар, который крутит генераторы. Плюсы данной системы — использование синхронных генераторов, минусы — цена, которая значительно выше фотовольтаики.

Солар Термал. Возобновляемая энергетика
Классический пример концентрационной системы.

Так же было придумано более эффективная концентрация солнечного света за счёт использования параболических зеркал.  Принцип тот же, что и ранее описанный, только тут теплоноситель движется по желобам, находящимся в фокусе парабол.

Крупнейшая солнечная электростанция в мире — СЭС Уарзат (Ouarzazate Solar Power Station) является комбинацией солнечной башни и параболических зеркал и имеет мощность 510 МВт, при стоимости порядка 2,2 млрд $. 

Солар Термал. Жидкий теплоносителем. Возобновляемая энергетика

Общие плюсы данного рода систем — в их более высокой экологической чистоте, более стабильной и качественной энергии по сравнению с фотовольтаикой. Минусы (кроме цены) — системы solar-thermal ещё больше зависят от хорошей погоды, поэтому сегодня найти их можно в пустынях юга США, севере Африки и в некоторых районах Китая примерно на одной широте. Также подразумевается поддержка зеркал в соответствующем состоянии, так как даже тонкий слой песка (что нередко для пустыни) сильно снижает их отражающие свойства. Тем не менее главным минусом подобных систем является цена, которая даже в условиях западных стран слишком высока и неконкурентноспособна, из-за чего подобных электростанций достаточно мало.

 Схема работы параболических концентраторов. Возобновляемая энергетика
Схема работы параболических концентраторов.

Ветроэнергетика

Суть ветроэнергетики достаточно очевидна и заключается в использовании движения воздушных масс для вращения генераторов. Из-за нерегулируемой скорости ветра наиболее распространенными являются ветрогенераторы, оборудованные асинхронными генераторами электрического тока, максимальная мощность которых сейчас достигает 15 МВт.  Главный нюанс данных вида генераторов заключается в том, что для создания собственного магнитного поля они потребляют реактивную мощность из сети, поставляя в неё мощность активную, что является некоторой проблемой и вынуждает компенсировать реактивную мощность а также исключает запуск без подключения к сети.

Данный вид электростанций отличается высокой экологической чистотой, однако он не лишён ряда недостатков. Кроме вышеприведенной проблемы с типом генераторов имеется очевидный нюанс со стабильностью ветра. Поэтому строительство данного типа электростанций ведётся в районах сильных и максимально стабильных ветров. Это, чаще всего, прибрежные полосы (обычно со стороны моря) и предгорные районы.
Опоры ветряков достаточно сильно вибрируют, что при установки на земле (on-shore) ускоряет эрозию почвы, а при установке на воде (off-shore) не идёт на пользу местным обитателям. Также, в случае, если ветряки расположены на маршрутах миграции птиц, экологически чистая энергия не идет на пользу биосфере. Птицы не видят лопасти ветряков, могут в них попадать. Впрочем, различные исследования EIA (environmental impact assessment — оценка воздействий на окружающую среду) не имеют единого мнение на сей счёт.

Несмотря на приведенные недостатки, строительство ВЭС сегодня идёт высокими темпами, особенно это касается оффшорных электростанций на севере Европы.

Свалочный биогаз

Рост современных мегаполисов сопровождается значительным увеличением ежегодно образующихся объемов твердых коммунальных отходов (ТКО). Согласно данным Росприроднадзора, в России образовалось 70 млн. т. ТКО, и ежегодно их количество увеличивается на 3-4 %. Объем отходов коммунального сектора крупнейшего по численности населения региона – Московской области – составляет около 3,835 млн. т. в год. Основным способом их утилизации в России в настоящее время является вывоз отходов на полигоны, зачастую без сортировки. Бесконтрольная эмиссия биогаза, образующегося в теле полигона в результате анаэробного брожения биомассы (свалочного газа, landfill-газа), приводит к выбросу в окружающую среду целого ряда газообразных компонентов, в том числе, токсичных, а также самовозгоранию полигонов. Поэтому задача утилизации отходов, увеличения доли их переработки и получения из них вторичных ресурсов, безусловно, актуальна. Это приведет, в частности, к сокращению негативного воздействия на окружающую среду.  

В настоящее время в мире разработаны и применяются разнообразные технологии переработки  и утилизации твердых коммунальных отходов, в том числе:

  • биотермическое аэробное компостирование;
  • анаэробная ферментация ТКО на полигонах с удалением и использованием свалочного газа; 
  • сепарация / сортировкаТКО и дальнейшая переработка вторичных ресурсов;
  • термическая переработка ТКО (сжигание, пиролиз, газификация) с получением энергии  и др.

Развитие энергетических технологий получения энергии из свалочного газа, с одной стороны, и рост масштабов и количества полигонов, особенно вблизи крупных мегаполисов, с другой, позволяет рассматривать свалочный газ как стабильный и значительный источник энергии.  Начальным этапом процесса утилизации является создание системы сбора газа (сооружение скважин и трубопроводов, собирающих газ с объема полигона), если таковая система не была сооружена при строительстве полигона. При дальнейшем использовании свалочного газа в энергетических установках необходимо наличие модуля очистки, удаляющего из газа наиболее опасные с точки зрения окисления или шлакообразования примеси. Зарубежный опыт показывает, что даже тепловые двигатели требуют предварительного удаления из топливного газа некоторых соединений, присутствие которых ведет к ускоренной деградации узлов и систем энергоустановок.

Далее очищенный свалочный газ может быть переработан для получения энергетических продуктов различными технологиями, в особенности на тепловых станциях.

Возобновляемая энергетика и ее Стабильность

Достаточно очевидно, что возобновляемая энергетика зависит от погодных условий. Солнце светит — энергия есть. Солнце не светит (ночь или сильная облачность) — энергии нет. То же самое касается ветра. И если в случае систем solar-thermal возможно более равномерное использование нагретого медиума ценой снижения мгновенной мощности, то мы не имеем технологий по регулированию фотовольтаики и ветроэнергетики. И если переходы день/ночь прогнозируемы, то сиюминутные капризы погоды могут происходить в течении нескольких часов, что вынуждает держать в сети резервные мощности для покрытия этих явлений. Или же использовать накопители энергии.

Накопители энергии.

Имея непостоянный источник энергии необходимо и думать о том, что будет, если стоит пасмурная и безветренная погода, и энергию взять просто неоткуда. Необходимо искать другой источник электрической энергии, как правило, на помощь приходят электрохимические накопители энергии, которые и будут выдавать электрическую энергию пока основной источник снова не станет генерировать. На всех автономных электрических станциях стоят накопители энергии, но они работают по-разному в зависимости от температуры, глубины разряда, и тока нагрузки. Поскольку аккумуляторы нужны для гарантированного электроснабжения, то и подбираются они по самому плохому сценарию, по самому плохому месяцу в году, и в свою очередь даже свинцовые аккумуляторы не являются дешевыми, поэтому их надо беречь. Один из параметров оптимизации работы аккумуляторов является DOD (Depth of discharge) или по-русски – глубина разряда. Если на аккумуляторе написано что его номинальная емкость составляет 7 А*ч, то в лучшем случае, если мы не хотим его убить, можно получить максимум 5.6 А*ч, то есть DOD составляет 80%.

График срока службы батареи в зависимости от глубины заряда.

На рисунке видно, что при разряде на 30% срок службы аккумулятора составляет 1200 циклов (7 – 10 лет), а при разряде на 100% уже всего около 300 циклов (2 – 3 года). Если бы у нас всего один аккумулятор для личного пользования, это бы не играло особой роли для нас. А если у нас электрическая станция где необходимо запасать 100 МВт*ч электрической энергии?  Вт*ч электрической энергии от свинцового аккумулятора стоит около 7 копеек с учетом полного разряда, тогда необходимо каждые 3 года тратить 7 миллионов рублей на полную замену аккумуляторов, без учета транспортировки и монтажных работ. Это требует поиска золотой середины между глубиной разряда и количеством аккумуляторов.

После подсчетов, установки оптимальной глубины разряда, доставки необходимого количества аккумуляторов и лета с полностью автономным энергообеспечением, внезапно приходит зима. Стабильное солнце отсутствует как явление, и даже аккумуляторы не в состоянии покрывать нужды. Есть еще одна неприятная особенность у аккумуляторов – зависимость температуры. При сильно пониженных температурах у электролита падает проводимость, и подвижность электронов значительно снижается. Экспериментальная зависимость для свинцового аккумулятора представлена ниже.

Зависимость энергоемкости от температуры. Возобновляемая энергетика

Получается, что свинцовый аккумулятор уже при температуре  -20°С может отдать только 1 А*ч из положенных 7.2 А*ч, а при -30 уже только 0.72 А*ч. Конечно никто с этим мириться не станет и как правило сооружают отдельный отапливаемый контейнер где стоят аккумуляторы. Но для отопления нужна как минимум электрическая энергия, приходится ставить больше аккумуляторов, чтобы в случае отсутствия источников извне они были в состоянии отапливать контейнер. Пренебрегать этим нельзя, уже при температурах -40°С идет необратимая деградация электролита и электродов, и есть риск что при потеплении аккумулятор уже не будет работать.

В разделе затрагивались только свинцовые аккумуляторы, как самые дешевые, но, в целом, это характерно и для других химических источников тока.

Автономные энергетические объекты.

Возобновляемая энергетика очень большой путь прошла в направлении  автономных энергетических систем.

Поскольку солнце и ветер ресурсы непостоянные, в децентрализованной энергетической системе необходимо иметь дополнительный источник энергии. Далее более детально будут рассмотрены гибридные схемы.

Возобновляемая энергетика и ее перспективные направления.

Солнце – Ветер.

Такой гибрид используется в удаленных местах, где нет регулярного транспортного сообщения, и никакой возможности завоза топлива. Как правило, используется на Северном и Южном полюсе, в качестве энергосистем мониторинговых станций. Длительное нахождение человека на объекте с такой энергосистемой исключено, в силу того что нет источника бесперебойного питания способного в отсутствии ветра и солнца долго поддерживать систему энергообеспечения. В качестве накопителей энергии используются электрохимические аккумуляторы, но из-за экстремально низких температур их энергоотдача уменьшается на 80%.

Солнце – дизельный генератор.

В настоящее время наибольшую долю рынка электростанций для автономного энергоснабжения непрерывного действия занимают дизельные электростанции с жидкостным охлаждением.
Среди дизельных генераторов наиболее востребованы агрегаты средней и большой мощности, КПД такого агрегата достигает 35%.
Дизель генератор плохо работает при низкой загрузке, поэтому для нормальной работы подключенное оборудование должно потреблять 25 – 85% от номинальной выработки дизеля.

Как правило отдаленные децентрализованные районы используют только дизельную электростанцию, что сильно повышает стоимость выработанного кВт*ч электроэнергии, однако добавление в энергосистему солнечных батарей уменьшают долю дизельной генерации в системе. Говорить об экономической эффективности довольно сложно, ввиду отсутствия «типичных» представителей данного вида. Вариантов реализации очень много, где-то можно сэкономить на завозе топлива, где-то потерять на обслуживании.

Водородный цикл (Солнце – Топливный элемент)

Энергоустановки по сжиганию органического топлива имеют чисто термодинамическое ограничение, и не решают основных задач, которые ставит возобновляемая энергетика. К таким задачам в первую очередь следует отнести: высокий КПД установки, экологический аспект, отказ от органического топлива.

Топливные элементы – это электрохимические устройства, преобразующие химическую энергию топлива в электрическую. Без каких-либо промежуточных стадий. Происходит прямое преобразование химической энергии топлива (водород), а единственным продуктом реакции является вода.

Топливные элементы с твердополимерным электролитом уже являются коммерческим продуктом. Такие топливные элементы имеют высокий электрический КПД – 50 %, экологичны и бесшумны.

 Принципиальная схема топливного элемента. Возобновляемая энергетика
Принципиальная схема топливного элемента.

Также у этой системы есть ряд недостатков:

  • В качестве основного топлива таких элементов необходимо использовать особо чистый водород
  • Достижение высокой удельной мощности и высокого КПД требует обязательного применения в качестве катализаторов металлов платиновой группы.

На катоде и аноде, в зависимости от типа топливного элемента, происходят химические преобразования, сумма которых для всех одинакова: H2+ 0.5O2  →H2O

Для топливного элемента с твердополимерным электролитом анодная и катодная реакция выглядят следующим образом:
Анод: 2H2-2e →2H+
Катод: 2H+ +2е +0.5O2→H2O 

Принцип работы электростанции на топливных элементах.

Источник возобновляемой энергии генерирует излишки электрической энергии, которая может быть переведена в водород с помощью электролиза воды, накоплена в системе хранения водорода, а затем, по мере надобности, водород поступает в топливный элемент, генерируя электрическую энергию.

Электролиз воды.

В электролизере за счет прямого электрохимического разложения воды, электрическая энергия преобразуется в химическую энергию запасенного водорода.

Щелочной электролиз в настоящее время является основным методом производства электролитического водорода. При разложении двух молекул воды на катоде электролизной ячейки под действием постоянного электрического тока образуется одна молекула газообразного водорода, а также два гидроксил – иона 2OH .

 Принципиальная схема щелочного электролизера. Возобновляемая энергия
Принципиальная схема щелочного электролизера

Выбор щелочного электролиза обеспечивает относительно низкие энергозатраты на производство водорода, 4.5 кВт*ч на кубический метр водорода. Из-за агрессивности среды, здесь, как и в топливных элементах, используются металлы платиновой группы. Никель – основной материал электродов. 

Возобновляемая энергетика — панацея?

Перед ВИЭ стоит две основных проблемы: цена и качество энергии (в широком смысле этого слова).  Проблемы с ценой так или иначе решаются крупносерийным производством и адаптацией под него перспективных разработок. Качество энергии теоретически решается исследованиями и совершенствованием в смежных секторах, таких как различного рода накопители энергии и гибридные циклы. Также, кроме непосредственно энергетики, перспективным является более активное внедрение возобновляемой энергетики в смежные области, использующие минеральное топливо, такие как транспорт и производство тепла.

Ну а насколько возобновляемая энергетика способна справиться с брошенным временем вызовом – узнаем в ближайшее время.

Подписывайтесь на нашу рассылку в телеграм, чтобы не пропускать новые материалы:

Подписаться на рассылку

Поблагодарить автора:

[leyka_campaign_form id=»2299″]

Читайте также последние статьи:

Источники изображений:

Изображения используются в образовательных целях и взяты из открытых источников:
https://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html
https://www.solarhome.ru/basics/solar/pv/techpveffect.htm
https://bast.ru/articles/kak-ibp-bastion-prodlevaet-zhizn-akkumulyatoram
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Crescent_Dunes_Solar_December_2014.JPG
И другие

Найдено 2 комментария

  • Не забываем про энергосбережение, тогда и много аккумуляторов не понадобиться, один-два, в качестве буфера. Есть солнце — питаемся от инвертора, нет его — от проводной сети. Это экономически целесообразно, особенно в масштабах страны, цена на солнечные панели постоянно падает. Кстати, то же можно сказать и о локальных для домохозяйства ветротурбинах, параллельно с солнечными панелями. Если суммарно будет сэкономлено 30-40 процентов проводной э/энергии — прекрасный результат для экономики страны!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *