Ладно, как обычно, мой совершенно непредсказуемый разум предлагает вам озадачиться следующей проблемой, вообще несвязанной с предыдущими историями. Вот кто сейчас задумывается об энергетике? А я предлагаю это сделать. Ну типа, да, мы все знаем как это работает — вот там электростанция где-то стоит, электричество идёт по проводам, а мы тут им питаемся, чайник там, телевизор. Зашибись, всё работает, все довольны. Но вот вам интересный факт. Люди до сих пор не умеют запасать электричество. Вот это поворот — скажите вы. А как же тогда аккумуляторы? Но в них хранится не электричество. По сути, там происходит химическая реакция, которая по необходимости затем вновь вырабатывает электричество. То есть по большому счёту, мы просто запускаем одну реакцию, чтобы через некоторое время получить назад из её противоположности себе немного энергии. Как такого «консервированного электричества» у нас нет. Есть просто переходы между энергетическими статусами. ОК, ладно с этим разобрались, но вообще к чему весь этот разговор я затеял? Да просто наткнулся недавно на человеческие достижения, которые меня в чём-то даже поразили.
Вот теперь представьте — у нас есть электростанция. Стоит себе и вырабатывает энергию. Но, как мы выяснили, электричество как таковое мы хранить и где-то складировать не можем, и поэтому оно сразу идёт к разнообразным потребителям, вроде заводов, домов и прочих заведений. И, так как мы все люди нуждающиеся во сне, то электричество нам в течение суток нужно крайне неравномерно. Вечером все приходят домой, включают свет, телевизоры, а утром отправляются на работу, не забыв всё погасить. И получается, что основная масса электричества тратится вечером, потом утром, днем и немного ночью. А электростанция — это такая штука, не очень похожая на краник, типа тут прикрутили, и всё, теперь она меньше выдаёт энергии. А вот если понадобилось больше — снова крутим, и его уже больше. Электростанции практически всегда генерируют один и тот же объём электричества. Но особенно проблемными в этом случае становятся всякие солнечные батареи. Там вообще энергия выделяется днём, когда оно людям нафиг не надо. И как же быть в этом случае? Но у людей, оказывается, есть целая куча решений, разной степени оригинальности. Все они сильны в чём-то одном, но страдают в другом.
Первая и самая банальная идея — больше аккумуляторов! Пусть ненужное электричество питает гигантские батарейки, из которых по мере надобности мы будем всё это забирать. Этой идеей в своё время горел знаменитый Владелец Твиттера, Запусканец Ракет и Отец Теслы Илон. В Австралии он воздвигает целые посёлки из этих батарей. Первый из них был построена в 2017 году и мог поддерживать работу аж целых 30 тысяч домов... но правда только в течение часа. Однако дальше аппетиты Маска попёрли, и он принялся воздвигать всё больше и больше батарей. И вот тут уже сразу понятно, где здесь таится жопа. Стоимость всего этого зоопарка, деградация (сколько у вас сейчас батарейка в телефоне живёт? А тут условия то похуже будут, чем в вашем кармане). Да и хрен знает, что потом с этими деграднутыми батарейками делать. Их так просто не утилизируешь. Поэтому переходим к более чистому в экологическом плане способу.
Гидроаккумулирующая станция. Уже по названию понятно, да? Водичка. Когда наша электростанция (неважно какая) хреначит вполсилы, то вторую половину электричества мы перекидываем на особые насосы, которые... перекачивают воду из резервуара пониже в резервуар повыше. Обычно таковыми считаются два озёра, разделённые плотиной. И там же установлена небольшая ГЭС. И вот получается, что вначале мы накачиваем воду снизу вверх, например, за счёт работы солнечных батарей, а когда нам нужно получить энергию (уже вечером, когда основная станция не работает) — перемычка открывается и в дело вступает гидроэлектростанция, вырабатывая электричество. И тут опять сразу видны недостатки. Найти подходящий рельеф, построить плотину... да чего уж там целую ГЭС — это удовольствие не из простых и дешёвых. Хотя хранить там можно огромное количество потенциальной энергии. Гораздо эффективнее, чем аккумуляторы.
Но вот ещё один претендент на решение этой проблемы: газовые хранилища. Значит, берём «лишнее» и пока ненужное потребителям электричество и с помощью электролиза получаем из воды водород. Получившийся газ закачиваем в резервуары и радуемся, сколько же у нас его теперь хранится. По мере необходимости этот газ уже можно или просто сжигать, для получения энергии, или использовать в турбинах. И всё бы хорошо, но проблема в том, что КПД всей этой системы, даже в идеальном случае может достигать не более 75%. Не особо запасёшься энергией, да — потери будут всегда. Если только на долгий срок рассчитывать. А для сглаживания суточных колебаний между днём и вечером — слишком много энергии будет теряться за счёт вот этих вот преобразований.
Ещё один способ, связанный с газом, использование воздуха. Примерно аналогичный гидроаккумуляторам, только вместо воды, мы нагнетаем воздух с помощью больших насосов прямо в резервуары. Подземные хранилища или просто цистерны. А когда нужно электричество, запускают турбину, которую воздух начинает вращать. Но пока всё это существует в таком экспериментальном формате. КПД подобных систем вообще никакущий — около 50% в лучшем случае. Но работы по усовершенствованию всей этой халабуды продолжаются по сей день.
И вот то, с чего собственно всё для меня началось — та самая хрень, которая меня заинтересовала, и я начал копать инфу. Гравитационная система. Звучит охренительно круто, но по факту... Это как назвать мусоропровод гравитационной системой распределения отходов. Громкие и научные слова для, по сути своей, простой вещи. В Неваде, например, это реализовано в виде такой железной дороги под кодовым названием Advanced Rail Energy Storage. Она расположена на склоне горы. «Лишнее» электричество направляется на мотор, который медленно поднимает гружёные вагоны на вершину. Ну а когда энергия нужна, весь это груз просто медленно и печально опускается к подножью. А заодно с помощью генератора отдаёт энергию в сеть. По поводу эффективности системы ведутся споры. Защитники говорят, что мол КПД там до 86%, противники утверждают, что вот у этой — да, но для более протяжённой (а у ARES длина путей всего 8 км) потери будут выше. Зато у гравитационных аккумуляторов переключение с получения электричества на его отдачу происходит достаточно быстро — 5—10 секунд (сравнить с 30 минутами на газовой системе). Ну и минусы видны сразу — проблема в рельефе. Для этой дороги перепад высот составляет около 900 метров — не каждая ГЭС таким может похвастаться. Но что будет, например, в пустыне, где с горами не особо?
Да, пустыня — большая проблема. С одной стороны, отличное место для солнечных и ветряных электростанций. С другой стороны, с сохранением этой энергии — швах. Слишком жарко для «города аккумуляторов», нет воды для ГАЭС или для электролиза, с пустотами и баками — тоже сложно. Железную дорогу особо не проложишь. И вот тут в дело с ноги врывается проект аккумулирующей башни. Воздвигаем посреди пустыни кран. Обкладываем его бетонными блоками и будем запасать энергию с использованием этих весов. Дохрена электричества? Компьютер командует крану и тот начинает поднимать бетонные кубики с земли и ставить их друг на друга вокруг себя. Место кончилось? Ну тогда считаем, что этот аккумулятор зарядили, запускаем другой кран. Нужно электричество? Компьютер командует обратный процесс. Установка захватывает блок и опускает его, под действием гравитации раскручивая генератор. И так кирпичик за кирпичиком. По уверениям создателей этого прототипа (демонстрационный объект расположен недалеко от Милана) здесь КПД уже около 85% и вообще довольно неплохо справляется со своими функциями. Возможно, что вскоре, кроме полей солнечных батарей, у нас будут леса подобных гравитационных аккумуляторов.
И это я всё к чему. Просто человеческий разум совершенно не знает границ. Вероятно, до чтения всего этого текста, вы даже не задумывались о том, что происходит с электричеством и как важно его хранить. А кто-то об этом позаботился и придумал такое огромное количество решений одной задачи, подходящей под разные условия. Ну, скажете же, что люди — удивительные существа?
----
Тут обязательная просьба поставить лайк и подписаться. Собираюсь писать еще о многом интересном. А еще у меня есть телеграм-канал: Массаракш Наизнанку. Там подобные статьи появляются раньше, но без подробностей. А еще там бывают всякие новости.