Энергия

Солнечные и ветровые станции выдают электричество по расписанию погоды, а город и промышленность потребляют его по расписанию смен, отопления и кондиционирования. Когда полуденный пик солнечной генерации не совпадает с вечерним спросом, часть энергии уходит в ограничение выдачи (curtailment) или требует быстрого включения резервных мощностей. Литий-ионные контейнеры на подстанциях уже сглаживают скачки на минуты и часы, однако по мере роста доли возобновляемой генерации энергосистемам все чаще нужно хранить электричество не два часа, а четыре, восемь и более — до суточного цикла...

Прибрежный офшорный ветер уже стал привычной частью энергоперехода у берегов Великобритании, Китая и Северного моря: гигантские турбины стоят на монопилах, уходящих в дно на десятки метров, и вырабатывают электричество с высоким коэффициентом использования мощности. Чем дальше в океан, тем глубина растет быстрее, чем экономика сваи, и к шестидесяти метрам стационарный фундамент превращается в дорогой инженерный эксперимент. Именно там начинается плавучий офшорный ветер (floating offshore wind): та...

Наземная солнечная электростанция теряет мощность в атмосфере, уходит в тень ночью и простаивает под облаками, а зимой и летом из-за смены угла падения лучей сокращает полезные часы. На орбите, выше плотных слоев воздуха и дождевых фронтов, та же фотоэлектрическая панель получает более стабильный и интенсивный поток: для геостационарной орбиты Солнце доступно до девяноста девяти процентов года, для низкой околоземной — станция чередует освещение и затмение Земли, но все равно собирает больше энергии на килограмм массы, чем большинство наземных установок...

В ядерном реакторе, пока он работает, на стенках трубопроводов и парогенераторов постоянно нарастает плотная корка. Это прочные радиоактивные отложения, от которых потом очень трудно избавиться. Убирать их приходится и во время плановых ремонтов, и когда станцию окончательно закрывают навсегда. Обычно для этого используют мощные кислоты и щелочи — агрессивные жидкости, которые разъедают сам металл, портят оборудование и превращаются в горы вторичной радиоактивной грязи. Перерабатывать эту жидкую грязь — дорогое и опасное удовольствие, поэтому инженеры давно ищут другой путь...

Солнечные панели выдают максимум в ясный полдень, ветряки крутятся, когда дует ветер, и оба источника зависят от погоды на ближайшие часы и дни. Океан работает по другим законам: приливы и отливы повторяются дважды в сутки, их время и высоту можно рассчитать на годы вперед по положению Луны и Солнца относительно Земли, а мощные приливные течения в узких проливах несут плотный поток энергии, который инженеры все чаще сравнивают с подводным аналогом ветра. Параллельно на поверхности моря накапливается...

Солнечные и ветровые станции вырабатывают энергию по расписанию погоды, а город потребляет ее по расписанию людей: утренний подъем спроса, вечерний пик после работы, сезонные перепады отопления и кондиционирования. Энергосистеме нужны быстрые резервы, которые успевают включиться за секунды или минуты, сгладить провалы выработки и удержать частоту в сети в допустимых пределах. Стационарные накопители на базе литий-ионных батарей решают эту задачу, но их строительство требует капитальных вложений, площадок и согласований...