Ukladanie energie: Rozdiel medzi revíziami
Smazaný obsah Přidaný obsah
d úprava vzhľadu |
drobne štylist |
||
Riadok 1:
'''Ukladanie energie''' je
== História ==
Ukladanie energie ako prirodzený proces je staré ako [[vesmír]] sám - [[energia]], ktorá sa vyvinula pri vzniku vesmíru sa uložila vo hviezdach
Ukladanie energie, ako cieľavedomá činnosť, existovalo už v dávnej minulosti
▲Ukladanie energie ako prirodzený proces je staré ako [[vesmír]] sám - [[energia]], ktorá sa vyvinula pri vzniku vesmíru sa uložila vo hviezdach, takých ako je [[Slnko]], a je dnes používaná ľudstvom buď priamo (napr. prostredníctvom solárneho vykurovania) alebo nepriamo (napr. pestovaním plodín alebo premenou na elektrickú energiu v solárnych termoelektrických článkoch). Systémy na ukladanie energie, ktoré sú komerčne využívané sa môžu približne rozdeliť na mechanické, elektrické, chemické, biologické, tepelné a jadrové.
Nedávny príklad aplikácie je riadenie vodných tokov za účelom poháňania [[vodný mlyn
▲Ukladanie energie, ako cieľavedomá činnosť, existovalo už v dávnej minulosti, aj keď sa ešte často nerozoznávalo ako ukladanie energie. Ako príklad úmyselného ukladania mechanickej energie možno uviesť používanie brvien a skál ako defenzívnych prostriedkov na starovekých bojových frontoch - brvná alebo skaly boli nazhromaždené na vrchu hory alebo steny a energia (vyvinutá ľuďmi pri vynášaní skál), ktorá sa týmto uložila, sa používala na útok na votrelcov, ktorý sa dostali do dosahu.
Ukladanie energie sa stalo dominantným faktorom rozvoja ekonomiky s rozsiahlym zavádzaním elektriny a rafinovaných chemických palív ako [[benzín]], [[petrolej]] a [[zemný plyn]] koncom 18. storočia. Na rozdiel od iných bežných druhov uloženej energie používaných v minulosti (ako drevo či uhlie), [[elektrina]] musí byť používaná vtedy, keď je generovaná a nemôže byť uložená v ničom inom ako inej forme energie. Elektrina je prenášaná v uzavretom okruhu a pre praktické aplikácie nemôže byť uložená ako [[elektrická energia]]. To znamená, že so zmenami v dopyte sa nedá vysporiadať bez odpájania spotrebiteľov
▲Nedávny príklad aplikácie je riadenie vodných tokov za účelom poháňania [[vodný mlyn | vodných mlynov]] na spracúvanie obilia alebo poháňanie mechanických strojov. Na hromadenie a vypúšťanie vody (a potenciálnej energie, ktorá bola v nej uložená) boli budované komplexné systémy rezervoárov a priehrad kedykoľvek a kdekoľvek to bolo potrebné.
Počiatočné riešenie problému ukladania energie pre elektrotechnické účely bolo vynájdenie [[
▲Ukladanie energie sa stalo dominantným faktorom rozvoja ekonomiky s rozsiahlym zavádzaním elektriny a rafinovaných chemických palív ako [[benzín]], [[petrolej]] a [[zemný plyn]] koncom 18. storočia. Na rozdiel od iných bežných druhov uloženej energie používaných v minulosti (ako drevo či uhlie), [[elektrina]] musí byť používaná vtedy, keď je generovaná a nemôže byť uložená v ničom inom ako inej forme energie. Elektrina je prenášaná v uzavretom okruhu a pre praktické aplikácie nemôže byť uložená ako [[elektrická energia]]. To znamená, že so zmenami v dopyte sa nedá vysporiadať bez odpájania spotrebiteľov ([[brownout]], [[blackout]]) alebo bez zriadenia techniky ukladania elektrickej energie.
Chemické palivá sa stali dominantnou formou ukladanie energie v oblasti generovania elektriny a [[prenos energie|prenosu energie]]. Bežne používané chemické palivá sú [[uhlie]], [[benzín]], [[nafta]], [[zemný plyn]], [[LPG]], [[propán]], [[bután]], [[etanol]], [[bionafta]] a [[vodík]]. V týchto palivách je akumulovaná pretransformovaná tepelná energia slnka.
▲Počiatočné riešenie problému ukladania energie pre elektrotechnické účely bolo vynájdenie [[batéria | batérie]] ako elektrochemického zariadenia na ukladanie energie. Avšak batérie mali len limitované uplatnenie v elektrických silových systémoch z dôvodu malej kapacity a vysokej ceny. Podobným možným riešením s podobnými obmedzeniami je [[kondenzátor]].
Elektrochemické zariadenia nazývané [[palivový článok
▲Chemické palivá sa stali dominantnou formou ukladanie energie v oblasti generovania elektriny a [[prenos energie | prenosu energie]]. Bežne používané chemické palivá sú spracované [[uhlie]], [[benzín]], [[nafta]], [[zemný plyn]], [[LPG]], [[propán]], [[bután]], [[etanol]], [[bionafta]] a [[vodík]]. Všetky tieto chemické zdroje sú jednoducho konvertovateľné na mechanickú energiu a potom na elektrickú energiu použitím tepelným motorov ([[turbína | turbíny]] alebo iné motory s vnútorným spaľovaním, boilery alebo iné motory s externým spaľovaním). Generátory poháňané tepelnými motormi sú veľmi univerzálne, veľkostne existujú od malých strojov s výkonom niekoľko kW až po továrenské bloky s výkonom stoviek MW.
V dnešnej dobe sú tekuté [[uhľovodíkové palivá]] dominantnou formou
▲Elektrochemické zariadenia nazývané [[palivový článok | palivové články]] boli vynájdené približne v rovnakom období ako batérie. Avšak z mnohých dôvodov neboli palivové články rozvíjané až do doby prvých vesmírnych letov s ľudskou posádkou (program Gemini), kedy vznikla požiadavka na ľahký, netepelný (a teda efektívny) zdroj energie potrebný pre raketoplány. Vývoj palivových článkov sa posilnil v posledných rokoch s cieľom zvýšiť účinnosť prevodu chemickej energie uloženej v uhľovodíkových alebo vodíkových palivách na elektrónu.
▲V dnešnej dobe sú tekuté [[uhľovodíkové palivá]] dominantnou formou uloženia energie pre dopravu. Nanešťastie tieto palivá produkujú skleníkové plyny pri spaľovaní, keď sa používajú napríklad na pohon osobných či nákladných áut, vlakov, lodí alebo lietadiel. Bezuhoľnaté nosiče energie ako vodík alebo niektoré formy etanolu alebo bionafty, ktoré sú neutrálne, sa rozvíjajú ako odpoveď na obavy z dôsledkov emisie skleníkových plynov.
Niektoré časti sveta (Washington a Oregon v USA a Wales v Británii sú príkladom) použili geografické útvary na uloženie veľkých množstiev vody vo vyvýšených rezervoároch, pričom používajú prebytkovú energiu v dobe malej spotreby na pumpovanie vody do týchto rezervoárov, a potom v dobe špičiek dopytu nechávajú túto vodu pretekať cez turbínu, aby získali energiu v nej uloženú (princíp prečerpávacej vodnej elektrárne).
Riadok 24:
== Ukladanie energie z elektrizačnej sústavy ==
Ukladanie energie z elektrizačnej sústavy umožňuje výrobcom elektrickej energie prenášať prebytočnú elektrickú energiu cez elektrizačnú sústavu na miesta prechodného uskladnenia, ktoré sa stávajú producentmi elektrickej energie v dobách vyššieho dopytu. Ukladanie energie z elektrizačnej sústavy je dôležité pri vyrovnávaní dopytu a dodávky počas 24-hodinovej periódy.
== Metódy ukladania ==
*Chemické
**[[vodík]]
Řádek 54 ⟶ 52:
== Vodík ==
[[Vodík]] je nosičom chemickej energie, podobne ako [[benzín]], [[etanol]] alebo [[zemný plyn]]. Unikátnou charakteristikou vodíku je, že je to jediný chemický nositeľ energie, ktorý negeneruje škodlivé emisie pri spaľovaní. Vodík je priemyselne široko používaná chemický prvok, ktorý môže byť vyrábaný z ľubovolného primárneho zdroja energie. Väčšina svetovej produkcie vzniká tepelnou reformáciou zemného plynu (metánu) na vodík, ktorý je hneď používaný na rafináciu ropy na benzín a podobne. Oxid uhličitý produkovaný pri procese reformácie je buď zachytávaný a spracúvaný na tekutú formu alebo vypúšťaný do atmosféry. Pretože je vodík produkovaný a distribuovaný v takých veľkých množstvách, je technológia potrebná na pokrytie veľkoobchodu a maloobchodu s energiou overená, spoľahlivá a komerčne dostupná.
Řádek 66 ⟶ 63:
== Biopalivá ==
Mnohé [[biopalivá]] ako napríklad [[bionafta]], čisté rastlinné oleje, alkoholové palivá alebo [[biomasa]] môžu byť použité ako náhrada uhľovodíkových palív. Mnohé chemické procesy môžu previesť uhlík a vodík v uhlí, zemnom plyne a organickej biomase na krátke uhľovodíky vhodné ako náhrada za existujúce uhľovodíkové palivá. Tento zdroj nafty sa používal v Nemecku počas 2. svetovej vojny kvôli nedostupnosti ropy. V súčastnosti Severná Afrika produkuje väčšinu spotrebovanej nafty z uhlia z podobných dôvodov. Dlhodobá cena ropy nad 35 USD môže urobiť takéto syntetické palivá ekonomicky výhodnými pre široké použitie. Časť energie uloženej v pôvodnom zdroji je pri procese konverzie stratená. Uhlie bolo v minulosti používané v doprave bežne v parných motoroch. Stlačený zemný plyn sa tiež používa v špeciálnych prípadoch najmä vo verejnej doprave.
== Syntetické uhľovodíkové palivo ==
Oxid uhličitý obsiahnutý v atmosfére bol experimentálne konvertovaný na uhľovodíkové palivo s použitím energie z iného zdroja. Aby tento proces bol priemyselne použiteľný, musela by pravdepodobne použitá energie pochádzať zo slnečného žiarenia s použitím možnej technológie umelej fotosyntézy. Iným alternatývnym zdrojom energie je elektrina alebo teplo zo solárnej energie alebo jadrovej energie. V porovnaní s vodíkom má väčšina uhľovodíkových palív výhodu v tom, že môžu byť použité v existujúcich motoroch a existujúcej infraštruktúre distribúcie palív. Výroba syntetických uhľovodíkových palív redukuje množstvo oxidu uhličitého v atmosfére do doby keď je palivo spálené, kedy sa rovnaké množstvo oxidu uhličitého vráti do atmosféry. Ak by došlo k masovému rozšíreniu tejto technológie, mohol by tento prístup pomôcť zmierniť z dlhodobého hľadiska nežiadúci vplyv skleníkových plynov.
== Bór, kremík a zinok ==
[[Bór]], [[kremík]] a [[zinok]] boli navrhované ako riešenia ukladanie energie.
== Mechanické uloženie ==
[[Energia]] môže byť uložená vo vode, ktorá je pumpovaná na vyvýšené miesta, alebo v stlačenom vzduchu, či v točiacich sa zotrvačníkoch, ale mechanické metódy ukladania energie sú pri širokom použití nákladné a systémy na pumpovanie vody si vyžadujú značné finančné investície. Mnohé spoločnosti urobili predbežné návrhy dopravných prostriedkov využívajúcich stlačený vzduch.▼
▲[[Energia]] môže byť uložená vo vode, ktorá je pumpovaná na vyvýšené miesta, alebo v stlačenom vzduchu, či v točiacich sa zotrvačníkoch, ale mechanické metódy ukladania energie sú pri širokom použití nákladné a systémy na pumpovanie vody si vyžadujú značné finančné investície.
== Prerušovaný výkon ==
Mnohé obnoviteľné zdroje energie majú prerušovaný/nestály výkon (napríklad energia získavaná z vetra kolísa podľa rýchlosti vetra). Iné generátory v elektrizačnej sústave môžu byť použité na vyrovnanie meniacej sa produkcie z obnoviteľných zdrojov, ale väčšina existujúcej kapacity generátorov sa už používa na vyrovnávanie meniacej sa spotreby energie. Ďalší vývoj v oblasti výroby energie z obnoviteľných zdrojov s nestálym výkonom si bude vyžadovať určitú kombináciu ukladania energie z elektrizačnej sústavy, odozvy spotreby a okamžitej ceny. Množstvo energie z obnoviteľných zdrojov s nestálym výkon je bez týchto opatrení obmedzené na 20-30% z celkovej energie dodávanej do elektrizačnej sústavy. Ak sú manažované straty a ceny prepravy elektriny, potom zdroje s nestálym výkonom pripojené v rôznych miestach elektrizačnej sústavy môžu zvýšiť celkovú spoľahlivosť elektrizačnej sústavy.
| |||