Ukladanie energie: Rozdiel medzi revíziami

Ukladanie energie ako prirodzený proces je staré ako [[vesmír]] sám -  – [[energia]], ktorá sa vyvinula pri vzniku vesmíru sa uložila vo hviezdach 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.

Ukladanie energie, ako cieľavedomá činnosť, existovalo už v dávnej minulosti. Príklad úmyselného ukladania mechanickej energie je 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 využívala na útok na votrelcov, ktorý sa dostali do dosahu.

Nedávny príklad aplikácie je riadenie vodných tokov zas cieľom účelom poháňaniapoháňať [[vodný mlyn|vodných mlynov]] na spracúvanie obilia alebo poháňaniepoháňať mechanickýchmechanické strojovstroje. 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 [[sekundárny elektrochemický článok|batérie]] ako elektrochemického zariadenia na ukladanie energie. AvšakAle batérie mali len limitované uplatnenie v elektrických silových systémoch z dôvodu malej kapacity a vysokej ceny. Podobným riešením (s podobným obmedzením) je [[kondenzátor]].

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.

Elektrochemické zariadenia nazývané [[palivový článok|palivové články]] boli vynájdené približne v rovnakom období ako batérie. AvšakAle 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.

Mnohé iné technológie, ako zotrvačníky a skladovanie stlačeného vzduchu v podzemných tuneloch boli tiež skúmané, avšakale do dnešnej doby sa komerčne nepoužilo žiadne z týchto riešení problému ukladania energie.

Vodík môže byť použitý ako [[palivo]] pre všetky typy spaľovacích motorov. Tepelné motory poháňané vodíkom môžu byť optimalizované na väčšiu termodynamickú účinnosť ako bežné tepelné motory používajúce uhľovodíkové palivá. Zvýšená termodynamická účinnosť a znížené znečisťovanie by boli veľkým prínosom, avšakale zatiaľ tieto motory nie sú produkované vo veľkých množstvách pretože vodík stále nie je priemyselne dostupný.

Dostatočne čistý vodík môže byť tiež použitý v elektrochemických motoroch ako napríklad palivový článok PEM (proton exchange engine). Vodíkové palivové články môžu byť efektívnejšie ako tepelné motory poháňané vodíkom a teda aj omnoho efektívnejšie ako tepelné motory poháňané uhľovodíkovým palivom. Tieto palivové články taktiež nemajú takmer žiadne emisie. Mnoho spoločností sa snaží o vývoj spoľahlivých a lacných PEM palivových článkov. AvšakAle návrhy nie sú dostatočne vyvinuté na to, aby ich bolo možné produkovať vo veľkých množstvách. Limitované množstvá, ktoré je možné kúpiť sú ručne vyrábané a teda omnoho nákladnejšie ako bežné spaľovacie motory.

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 nežiadúcinežiaduci vplyv skleníkových plynov.

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.

Obnoviteľné zdroje energie so stálym výkonom sú napríklad hydroelektrická energia (prečerpávacie vodné elektrárne), geotermálna energia, energia prílivu, energetické veže, využitie tepelnej energie oceánov, biopalivá a podobne. Solárne fotoelektrické články, i keď technicky nestálo, produkujú značné množstvo elektrickej energie počas špičkových periód odberu energie (napr. počas dna keď je najvyšší odber, sú najviac osvetlené) a teda redukujú potrebu výroby špičkovej energie. AvšakAle v niektorých oblastiach je tento obnoviteľný zdroj značne nespoľahlivý, pretože je závislý od počasia.