Часть 2. Глобальная проблема мировой энергетики
Часть 3.
Обобщить вывод моих статей по проблемам глобальной энергетики можно так:
«Накопление и сохранение энергии является проблемой в современном мире. Если в малых масштабах эффективны химические источники тока, то в средних и крупных масштабах традиционные аккумуляторы уже малоэффективны, дороги и недолговечны. На данный момент запасти энергию для дома, используя традиционные аккумуляторы, экономически не выгодно. А как быть с промышленными предприятиями и целыми городами? В ближайшем будущем проблема энергосбережения будет только обостряться, эффективное решение увеличит экономическую выгоду, поспособствует сохранению экологии, уменьшит потребление природных и промышленных ресурсов.»
Представим решение этой проблемы неким «устройством», которое способно достигнуть следующие эффекты:
1. Тепловые электростанции.
Внедрение «устройства» на ТЭС позволит сбалансировать суточные нагрузки, что положительно скажется на эксплуатационных и энергоэкономических характеристиках ТЭС. Пиковые нагрузки, либо перегрузки, будут покрыты за счёт мощностей «устройства». Само «устройство» будет перезаряжаться в период спада нагрузки на сеть.
"Устройство" может быть внедрено на любой современный тип электростанций.
2. Бытовая электросеть.
Применение «устройства» в жилых комплексах, либо в квартирах, позволит точечно нивелировать перегрузки на конкретном участке электросети или в конкретной квартире. Частное (домашнее) использование позволит максимально обезопасить себя от отключения, просадки напряжения, перебоев в электроснабжении.
3. Предприятия.
Внедрение «устройства» в различные структуры предприятий, в том числе малого бизнеса, позволит балансировать электрическую нагрузку в реальном времени, эффективно расходуя электроэнергию, экономя денежные средства и положительно сказываясь на энергетической деятельности компаний.
4. Резервное электроснабжение.
Применение «устройства» в медицинских, образовательных, социальных учреждениях позволит более эффективно реагировать на любые внештатные ситуации, а также расширить перечень оборудования, которое можно использовать при резервном электроснабжении. Существенно увеличит автономность и качество резервного электроснабжения. С помощью «устройства» можно реализовать любой тип резервного электроснабжения, для любых предприятий и целей.
5. Промышленная альтернативная энергетика.
Солнечная и ветроэнергетика в промышленных масштабах станет обоснована и экономически выгодна даже без субсидий со стороны государства, в том числе и на территории России. Внедрение «устройства» в альтернативную энергетику позволит перейти на качественно новый уровень в генерации электроэнергии.
6. Частная энергетика.
Частные дома, хозяйства, которые частично либо полностью находятся на альтернативных источниках энергии, значительно повысят качество и мощность электроэнергии. Внедрение «устройства» положительно скажется на стоимости одного кВт*ч энергии, снизив себестоимость и повысив окупаемость всего энергокомплекса. А согласно новому закону о микрогенерации, собственник не только сможет продавать сгенерированное электричество, но и, благодаря «устройству», может гарантированно поставить оговоренную мощность в электросеть, причём в любой момент временя!
7. Транспорт.
Внедрение «устройства» позволит более эффективно использовать мощности различных типов транспорта:
а) Водный (суда, яхты, корабли и т.д.);
б) Железнодорожный (тяговые подстанции, локомотивы, вагоны).
8. Инфраструктура.
Любые объекты инфраструктуры (производственные, транспортные, инженерные) при внедрении «устройства» улучшат энергоэкономические показатели.
9. Электротранспорт.
Распространение электромобилей в РФ напрямую связано с обслуживающей их инфраструктурой. Самым значимым звеном в этой цепочке являются зарядные станции. Создание и внедрение сети зарядных станций с применением «устройства» позволит строить их в любой местности, даже на территориях с неразвитой или отсутствующей центральной электросетью. Важным фактом будет являться защищённость центральной электросети поселков, деревень, сел и малых городов от воздействий постоянно меняющейся нагрузки на зарядочных станциях. Это обусловлено тем, что «устройство», заряжаясь, потребляет постоянно одинаковую нагрузку, а отдавать может в десятки раз больше. Сеть зарядных станций с применением «устройства» позволит ускорить распространение электромобилей в России.
10. Военно-промышленный комплекс.
Применение «устройства» в ВПК возможно не только в инфраструктуре, но и на боевой технике. Примеры: дизель-электрические подводные лодки с воздухонезависимым двигателем. Внедрение технологии «устройства», наряду с топливными элементами, позволит существенно продлить автономность плавания. Эскадренные миноносцы, крейсера и авианосцы РФ, оснащённые «устройством», могут нести оружие на новых физических принципах (лазерное, электромагнитное и т.п.). Энергозатраты будут компенсироваться без ущерба силовой установки и бортовой сети корабля. Прочие энергоёмкие системы (электромагнитные катапульты, рельсовые пушки и т.д.), требующие быстрой перезарядки и больших мощностей, могут быть полностью запитаны от «устройства».
11. Мобильность и надёжность.
Мобильность «устройства» обусловлена простотой эксплуатации. Каскад установок может быть помещён в контейнер стандартного типа, формируя мощный энергетический комплекс. Выход из строя одной или нескольких установок «устройства» в таком контейнере не приведёт к отключению всего комплекса, а лишь пропорционально уменьшит его мощность. Аналогично, мощность комплекса можно регулировать, включая в сеть и выключая «устройства». Благодаря легкой перевозке колёсным, морским и воздушным транспортом, можно быстро и эффективно развернуть необходимые мощности в любой точке мира. Благодаря своей конструкции, «устройства» можно сделать в любом исполнении, в том числе во взрывозащитном. Это обеспечивает работу «устройства» в экстремальных условиях: на дне озера, моря, океана, при высоких и низких температурах и давлении, в агрессивных средах и радиационном облучении.
Если принять во внимание все перечисленные факты, то «устройство» должно отвечать следующим критериям:
1. Масштабирование;
2. Возможность создания установок практически любых мощностей и размеров;
3. Мобильность;
4. Возможно быстрое развёртывание в любой местности и климате;
5. Неприхотливость;
6. Возможность подключиться к любому источнику электрической энергии;
7. Долговечность;
8. Возможность не обслуживать на протяжении всего срока эксплуатации;
9. Большой срок службы;
10. Безопасность для окружающей среды;
11. Возможность производства «устройства» в промышленных масштабах (от миллиона штук и более).
А учитывая эти критерии, «устройство» очевидно должно быть неким аккумулятором и обладать следующими характеристиками:
- Отсутствует эффект памяти;
- Низкий саморазряд;
- Отсутствие регламента по обслуживанию;
- Способность сохранять постоянную ёмкость на протяжении всего срока эксплуатации;
- Отсутствие ограничений по количеству циклов заряда/разряда;
- Отсутствие негативных явлений от полной разрядки/разрядки;
- Возможность генерации больших мощностей;
- Возможность генерации переменного или постоянного тока;
- Возможность эксплуатации в большом диапазоне температур, в экстремальных условиях,
без потерь основных характеристик.
То есть, «устройство» должно обладать основными характеристиками:
1. Большой диапазон рабочих температур (от -80 до + 80 °С );
2. Неограниченный цикл разряда/заряда;
3. Высокая удельная энергоёмкость (пусть не такая как у Li-ion, но хотя бы как у свинцово-кислотного аккумулятора);
4. Большой срок службы (до 100 лет).
Получается какая-то органично вписывающаяся в нашу жизнь идеальная технология, которая не вытесняет, а дополняет современные технологии хранения электроэнергии. Да ещё может масштабироваться, начиная от бытовых размеров и заканчивая гигантскими сооружениями размером с небоскрёб.
И самое главное, не нужно заменять то, что хорошо работает на традиционных литий-ионных аккумуляторах уже сейчас: смартфоны, электромобили и т.п.
Это «устройство» способно решить проблему хранения энергии в промышленном масштабе? Мне кажется, что способно. Во всяком случае, большую её часть.
Какая технология накопления и хранения энергии, в принципе, может подходить вышеописанному? Есть варианты?
Продолжение в следующей части.
