Накопичення енергії в мережі

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Накопичення енергії в мережі (також зване великомасштабне зберігання енергії) — це сукупність методів, що використовуються для зберігання енергії у великому масштабі в межах електричної мережі. Електрична енергія зберігається в той час, коли електроенергії є багато і вона недорога (особливо з переривчастих джерел, як-от відновлювана електроенергія з вітру, припливів і сонячна енергія), або коли попит низький, а потім повертається в мережу, коли попит високий, а ціни на електроенергію, як правило, вищі.

Станом на 2020 найбільшою формою накопичення енергії в мережі є гідроенергетика, як зі звичайними гідроелектростанціями, так і з ГАЕС.

Розвиток у сфері батарей дозволив комерційно життєздатним проєктам зберігати енергію під час пікового виробництва та випускати під час пікового попиту, а також використовувати її, коли виробництво несподівано падає, що дає час для того, щоб ресурси, що повільніше реагують, були включені у мережу.

Існують дві альтернативи зберігання в мережі — це використання маневрових електростанцій для заповнення пробілів у постачанні та керування попитом[en] для перенесення навантаження на інший час.

Переваги

[ред. | ред. код]

У будь-якій електричній мережі виробництву електроенергії повинне відповідати споживанню, хоча обидва різко змінюються з часом. Будь-яка комбінація накопичення енергії та реагування на попит має такі переваги:

  • електростанції на основі палива (тобто вугілля, нафта, газ, атомні електростанції) можна більш ефективно та легко експлуатувати при постійному рівні виробництва;
  • електроенергію, вироблену переривчастими джерелами, можна зберігати та використовувати пізніше, тоді як в іншому випадку її потрібно було б передавати для продажу в іншому місці або вимкнути;
  • пікова потужність генерування або передачі може бути зменшена за рахунок загального потенціалу всіх накопичувачів плюс відкладені навантаження (див. керування попитом[en]), що дозволить заощадити на потужності мережі;
  • більш стабільне ціноутворення — вартість зберігання або керування попитом включено в ціноутворення, тому є менше коливань у тарифах на електроенергію, які стягуються з споживачів, або, як альтернатива (якщо тарифи зберігаються на стабільному законодавчому рівні), менше втрат для комунальних підприємств від високих пікових гуртових тарифів на електроенергію, коли піковий попит повинен бути задоволений за рахунок імпортованої електроенергії;
  • готовність до надзвичайних ситуацій — життєво важливі потреби можна надійно задовольнити навіть без передачі чи генерації, а неосновні потреби може бути відкладено.

Енергія, отримана від сонячних, припливних і вітрових джерел, сама по собі змінюється – кількість виробленої електроенергії залежить від часу доби, фази місяця, сезону та випадкових факторів, як-от погода. Таким чином, відновлювані джерела енергії за відсутності сховищ створюють особливі проблеми для електричних комунальних підприємств. Хоча підключення багатьох окремих джерел вітру може зменшити загальну мінливість, сонячна батарея гарантовано недоступна вночі, а потужність припливів змінюється разом із місяцем, тому слабкі припливи відбуваються чотири рази на день.

У літній пік споживання, як правило, більше сонячної енергії може бути спожито і відповідати попиту. У зимовий пік споживання, вітер меншою мірою корелює з потребою в опаленні і може бути використаний для задоволення цього попиту. Залежно від цих факторів, понад 20—40 % загального виробництва — це підключені до мережі переривчасті джерела, як-от сонячна енергія і енергія вітру, як правило, вимагають інвестицій у мережу взаємозв'язків, накопичення електроенергії в мережі або керування попитом. У електромережі без накопичення енергії виробництво енергії з палива (вугілля, біомаса, природний газ, ядерна), має бути збільшено і зменшено, щоб відповідати зростанням і падінням виробництва електроенергії з переривчастих джерел (див. електростанції, що слідують за навантаженням[en]). У той час як гідроелектростанції та електростанції на природному газу можуть швидко збільшити або зменшити виробництво, щоб слідувати вітру, вугільні та атомні електростанції потребують значного часу, щоб реагувати на навантаження. Таким чином, комунальні підприємства з меншою кількістю природного газу або гідроелектростанції більше залежать від управління попитом, з'єднання мереж або дорогих насосних сховищ. Французька консалтингова компанія Yole Développement оцінює ринок «стаціонарних сховищ» до 2023 року вартістю 13,5 мільярдів доларів у порівнянні з менш ніж 1 мільярдом доларів у 2015 році[1].

Управління на стороні попиту та зберігання енергії в мережі

[ред. | ред. код]
Зміст одиниць і масштабу виробництва та споживання електричної енергії

Сторона попиту також може зберігати електроенергію з мережі, наприклад, заряджання електромобіля з акумулятором зберігає енергію для транспортного засобу, а акумулятори тепла, теплові акумулятори централізованого опалення або льодосховище[en] забезпечують збереження тепла для будівель[2]. Наразі ці сховища служать лише для перенесення споживання на непіковий час доби, електроенергія не повертається в мережу.

Потреба в мережевому сховищі для забезпечення пікової потужності зменшується за рахунок попиту з ціноутворенням, що залежить від часу[en], що є однією з переваг розумних лічильників. На рівні домогосподарств споживачі можуть вибирати менш дорогі непікові часи для прання та сушіння білизни, використання посудомийних машин, прийняття душу та приготування їжі. Крім того, комерційні та промислові користувачі скористаються перевагами заощадження, відкладаючи деякі процеси на непіковий час.

Регіональний вплив непередбачуваної роботи вітроенергетики створив нову потребу в інтерактивній реакції на попит[en], де комунальне підприємство спілкується зі споживачами. Історично це робилося лише у співпраці з великими промисловими споживачами, але зараз може бути розширено на цілі мережі[3]. Наприклад, кілька великомасштабних проєктів у Європі пов'язують зміни постачання вітрової енергії зі зміною навантаження на промислові морозильні камери, викликаючи невеликі коливання температури. У випадку взаємодії в масштабі всієї мережі, невеликі зміни температури опалення/охолодження миттєво змінять споживання в мережі.

У звіті, опублікованому в грудні 2013 року Міністерством енергетики США описуються потенційні переваги накопичення енергії та технологій на стороні попиту для електричної мережі: «Модернізація електричної системи допоможе нації впоратися з проблемою роботи з прогнозованою потребою в енергією, у тому числі вирішення проблеми зміни клімату шляхом інтеграції більшої кількості енергії з відновлюваних джерел та підвищення ефективності процесів використання невідновлюваної енергії. Удосконалення електричної мережі повинно підтримувати надійну та стійку систему постачання електроенергії, а зберігання енергії може відіграють важливу роль у вирішенні цих проблем, покращуючи експлуатаційні можливості мережі, знижуючи вартість та забезпечуючи високу надійність, а також відкладаючи та зменшуючи інвестиції в інфраструктуру. Нарешті, зберігання енергії може бути важливим для готовності до надзвичайних ситуацій завдяки своїй здатності забезпечувати послуги резервного постачання зі стабілізації електроенергії та мережі»[4]. Звіт був написаний основною групою розробників, які представляють Офіс постачання електроенергії та енергетичної стійкості[en], ARPA-E[en], Управління науки Міністерства енергетики США[en], Управління енергоефективності та відновлюваної енергії Міністерства енергетики США[en], Національні лабораторії Сандія та Тихоокеанська північно-західна національна лабораторія[en]; всі вони займаються розробкою мережевих накопичувачів енергії[4].

Зберігання енергії у мережі

[ред. | ред. код]

Накопичувачі енергії є цінним активом для електричної мережі[5]. Вони можуть надавати переваги та послуги, як-от керування навантаженням, забезпечення якості електроенергії та послуг джерела безперебійного живлення для підвищення ефективності та безпеки постачання. Це стає все більш важливим для енергетичного переходу та для забезпечення потреби в більш ефективній та стійкій енергетичній системі.

Численні технології накопичення енергії (гідроакумулювальна електростанція, електрична батарея, проточна батарея[en], маховиковий накопичувач, суперконденсатор тощо) підходять для масштабування мережі. застосування, однак їх характеристики відрізняються. Наприклад, ГАЕС добре підходить для керування об'ємними навантаженнями завдяки великій потужності та ємності. Однак придатних місць мало, і її корисність зникає під час вирішення локалізованих проблем якості електроенергії. З іншого боку, маховики та конденсатори найефективніші для підтримки якості електроенергії, але їм не вистачає ємності для використання у великих програмах. Ці обмеження є природним обмеженням для застосування сховища.

Кілька досліджень викликали інтерес і досліджували придатність або вибір оптимального накопичувача енергії для певних застосувань. Огляди літератури містять доступну інформацію про сучасний рівень техніки та порівнюють використання сховища на основі поточних наявних проєктів[6][7]. Інші дослідження роблять крок далі в попарній оцінці методів накопичення енергії і оцінюють їхню придатність на основі багатокритеріального аналізу[en][8][9]. В іншій роботі запропоновано схему оцінки шляхом дослідження та моделювання сховища як еквівалентних схем[10][11]. Підхід до індексації також був запропонований у кількох дослідженнях, але він все ще знаходиться на початковій стадії[12]. Для того, щоб збільшити економічний потенціал систем зберігання енергії, підключених до мережі, представляє інтерес розглянути портфель із кількома послугами для одного або кількох застосувань для системи зберігання енергії. Таким чином, за допомогою одного сховища можна отримати кілька потоків доходу, що також підвищить рівень використання[13]. Поєднання частотної характеристики та резервних служб розглядається в роботі[14], водночас розглядається та обраховується згладжування піку навантаження разом зі згладжуванням потужності[15].

Форми

[ред. | ред. код]

Повітря

[ред. | ред. код]

Стиснуте повітря

[ред. | ред. код]

Один із методів зберігання енергії в мережі полягає у використанні електроенергії, виробленої в непіковий період або енергії з відновлюваних джерел для вироблення стисненого повітря, яке зазвичай зберігається у старій шахті або якомусь іншому геологічному об'єкті. Коли потреба в електроенергії висока, стиснене повітря нагрівається невеликою кількістю природного газу, а потім проходить через турбодетандер для вироблення електроенергії[16].

Сховище енергії на стисненому повітрі зазвичай має ефективність біля 60—90 %[17].

Зріджене повітря

[ред. | ред. код]

Інший спосіб зберігання електроенергії — стискати та охолоджувати повітря, перетворюючи його в зріджене повітря[18], яке можна зберігати та за допомогою якого за потреби обертати турбіну, виробляючи електроенергію, з ефективністю зберігання до 70 %[19].

На півночі Англії будується комерційна установка для зберігання енергії за допомогою зрідженого повітря[20][21][22][23], комерційна експлуатація, запланована на 2022 рік[24]. Потужність електростанції в 250 МВт·год буде майже вдвічі більшою, ніж у найбільшої існуючої у світі літій-іонної батареї Hornsdale Power Reserve у Південній Австралії[25].

Батареї

[ред. | ред. код]
Освітлювальна установка постійного струму потужністю 900 Вт із використанням 16 окремих свинцево-кислотних акумуляторних батарей (32 В).[26]
Ефекти кривої досвіду для літій-іонних акумуляторів: ціна на батареї знизилася на 97 % за три десятиліття.

Акумулятори використовувалися з перших днів використання електроенергії постійного струму. Там, де електроенергія від мережі змінного струму була недоступною, ізольовані освітлювальні установки, які приводились у дію вітряними турбінами або двигунами внутрішнього згоряння, забезпечували освітлення та живлення малим двигунам. Акумуляторну систему можна було використовувати для роботи з навантаженням без запуску двигуна або при тихому вітрі. Набір свинцево-кислотних акумуляторів у скляних банках забезпечував живлення як для освітлення ламп, так і для запуску двигуна для підзарядки акумуляторів. Технологія зберігання у акумуляторах зазвичай має ефективність від 80 % до більш ніж 90 % для нових літій-іонних пристроїв[27][28].

Для стабілізації мереж розподілу електроенергії використовувалися акумуляторні системи, підключені до великих твердотільних перетворювачів. Деякі мережеві батареї розміщені разом із відновлюваними енергетичними установками, щоб згладжувати електроенергію, що постачається від переривчастого вітру або сонячної енергії, або для того, щоб перенести вихідну потужність на інші години доби, коли відновлюване джерело не може виробляти електроенергію безпосередньо. Ці гібридні системи (генерування та зберігання) можуть або зменшити тиск на мережу при підключенні відновлюваних джерел, або використовуватися для досягнення самодостатності та роботи «в автономному режимі» (див. Автономна електростанція[en]).

На відміну від електромобілів, акумулятори для стаціонарного зберігання не мають обмежень за масою чи об'ємом. Однак через велику кількість енергії та потужності, що мається на увазі, вартість за потужність або енергетичну одиницю є вирішальною. Відповідними показниками для оцінки зацікавленості технології для зберігання в масштабі мережі є $/Вт·год (або $/Вт), а не Вт·год/кг (або Вт/кг). Електрохімічний накопичувач у мережі став можливим завдяки розвитку електромобіля, що призвело до швидкого зниження вартості виробництва акумуляторів нижче 300 доларів США/кВт·год. Оптимізуючи виробничий ланцюг, великі промисловці прагнуть досягти 150 доларів США/кВт·год до кінця 2020 року. Ці акумулятори покладаються на технологію літій-іонних акумуляторів, які підходить для мобільних застосувань (висока вартість, висока щільність). Технології, оптимізовані для мережі, мають орієнтуватися на низьку вартість кВт·год.

Орієнтовані на роботу у мережі накопичувачі

[ред. | ред. код]

Натрій-іонні батареї є дешевою та надійною альтернативою літій-іонним, тому що натрій набагато більший і дешевший, ніж літій, але він має меншу щільність потужності. Однак вони все ще знаходяться на початковій стадії свого розвитку.

Технології, орієнтовані на автомобільну техніку, покладаються на тверді електроди, які мають високу щільність енергії, але вимагають дорогого виробничого процесу. Рідкі електроди є більш дешевою і менш щільною альтернативою, оскільки вони не потребують ніякої обробки.

Рідкосольові/рідкометалеві батареї

[ред. | ред. код]

Ці батареї складаються з двох розплавлених металевих сплавів, розділених електролітом. Вони прості у виготовленні, але вимагають температури в кілька сотень градусів Цельсія, щоб підтримувати сплави в рідкому стані. Ця технологія включає натрій-нікель-хлоридні, натрієво-сірчані і рідкосольові батареї[29]. Натрієво-сірчані батареї використовуються для зберігання енергії в мережі в Японії та Сполучених Штатах[30]. Електроліт складається з твердого бета-оксиду алюмінію. Рідкометалевий акумулятор, розроблений групою проф. Дональд Садовей[en], використовує розплавлені сплави магнію та сурми, розділені електроізоляційною розплавленою сіллю. Його виводить на ринок допоміжна компанія MIT Ambri[en], з якою нині укладено контракт на встановлення першої системи потужністю 250 МВт·год для компанії з центрами обробки даних TerraScale поблизу Ріно, штат Невада[31][32].

Проточні батареї

[ред. | ред. код]

У проточних батареях[en] рідкі електроди складаються з перехідних металів у воді кімнатної температури. Їх можна використовувати як носій швидкого реагування[33]. Ванадієві окисно-відновні батареї[en] є типом проточних батарей[34]. Різні проточні батареї встановлюються на різних місцях, в тому числі ВЕС Гакслі-Гілл[en] (Австралія), Томарі-Вінд-Гіллс на Хоккайдо (Японія), а також у застосуваннях, які не є вітровими електростанціями. Проточну батарею потужністю 12 МВт·год мали встановити на ВЕС Сорн Гілл[en] (Ірландія)[35]. Ці системи зберігання призначені для згладжування перехідних коливань вітру. Бромістий водень був запропонований для використання в проточних батареях загального користування[36].

Приклади

[ред. | ред. код]

У Пуерто-Рико система потужністю 20 мегават і часом роботи 15 хвилин (5 мегават-годин ємності) стабілізує частоту електроенергії, що виробляється на острові. 27 мегаватний 15-хвилинний (6,75 мегават-години) нікель-кадмієвий акумулятор був встановлений у Фербанкс, Аляска в 2003 році для стабілізації напруги на кінці довгої лінії електропередачі[37].

У 2014 році Проект зберігання енергії Техачапі[en] був замовлений компанією Southern California Edison[en][38].

У 2016 році цинк-іонна батарея[en] була запропонована для використання в мережевих системах зберігання[39].

У 2017 році Комісія з комунальних послуг Каліфорнії[en] встановила 396 стопок акумуляторів Tesla розміром із холодильник на підстанції Mira Loma в Онтаріо, Каліфорнія. Стеки розгорнуті в двох модулях по 10 МВт кожен (усього 20 МВт), кожен із яких може працювати протягом 4 годин, що додає до 80 МВт·год сховища. Масив здатний забезпечити живленням 15 000 будинків протягом чотирьох годин[40].

BYD пропонує використовувати звичайні технології споживчих акумуляторів, як-от літій-залізо-фосфатний (LiFePO4) акумулятор, підключаючи багато батарей паралельно.

Найбільші акумуляторні батареї електромережі в Сполучених Штатах включають акумулятор на 31,5 МВт на електростанції Grand Ridge в Іллінойсі та акумулятор на 31,5 МВт у Біч-Рідж, Західна Вірджинія[41]. Дві батареї, що будуються в 2015 році, включають проєкт 400 МВт·год (100 МВт протягом 4 годин) Southern California Edison[en] і проєкт 52 МВт·год на Кауаї, Гаваї, щоб повністю зсунути в часі 13 МВт на сонячній фермі[42]. Дві батареї знаходяться у Фербанкс (40 МВт протягом 7 хвилин із використанням елементів Ni-Cd)[43], і в Нотрісі, Техас[en] (36 МВт протягом 40 хвилин із використанням свинцево-кислотних акумуляторів)[44][45]. Батарея ємністю 13 МВт·год із використаних акумуляторів від автомобілів Daimler Smart Fortwo Electric Drive[en] будується в м. Люнен, Німеччина, з очікуваним терміном служби 10 років[46].

У 2015 році в США було встановлено батареї потужністю 221 МВт, загальна ємність якої, як очікується, досягне 1,7 ГВт у 2020 році[47].

У Великій Британії в Гартфордширі в 2018 році була встановлена ​​літій-іонна батарея потужністю 50 МВт[48]. У лютому 2021 року розпочалося будівництво батареї потужністю 50 МВт у Бервеллі, Кембриджшир, і 40 МВт майданчика в Барнслі, Південний Йоркшир[49].

У листопаді 2017 року Tesla встановила акумуляторну систему 100 МВт, 129 МВт·год у Південній Австралії[50]. Оператор австралійського енергетичного ринку[en] заявив, що це «швидко і точно в порівнянні з послугами, які зазвичай надаються звичайними синхронними генеруючими установками»[51][52].

Порівняння технологій
Технологія Рухомі частини Помірна температура Вогненебезпечність Токсичні матеріали Виробляється Рідкісні метали
Ванадієві окисно-відновні[en][53] Так Так Ні Так Так Ні
Рідкометалеві Ні Ні Так Ні Ні Ні
Натрій-іонні Ні Так Так Ні Ні Ні
Свинцево-кислотні[54] Ні Так Ні Так Так Ні
Натрієво-сірчані Ні Ні Так Ні Так Ні
Ni–Cd Ні Так Ні Так Так Так
Алюміній-іонні[en] Ні Так Ні Ні Ні Ні
Літій-іонні Ні Так Так Ні Так Ні
Залізо-повітряні Так Ні Так Ні Ні Ні

Електричний транспорт

[ред. | ред. код]
Nissan Leaf, найбільш продаваємий електричний автомобіль у 2015 році

Компанії досліджують можливе використання електромобілів для задоволення пікових потреб. Припаркований і підключений електромобіль міг би продавати електроенергію від акумулятора під час пікових навантажень і заряджатися або вночі (вдома), або в непіковий період[55].

Можна використовувати підключаємий гібрид[en] або електричний автомобіль[56][57][58] за їхню здатність накопичувати енергію. Можна використовувати технологію Vehicle-to-grid[en], перетворюючи кожен автомобіль із його акумуляторною батареєю ємністю 20—50 кВт·год у розподілений пристрій балансування навантаження або джерело аварійного живлення. Це становить від двох до п'яти днів на транспортний засіб із середньою потребою домогосподарства 10 кВт·год на день, припускаючи річне споживання 3650 кВт·год. Ця кількість енергії еквівалентна від 40 до 480 км запасу ходу у таких транспортних засобів при витраті від 0,1 до 0,3 кВт·год/км. Ці показники можна досягти навіть у саморобних перероблених електромобілів[en]. Деякі електричні компанії планують використовувати старі акумуляторні батареї транспортних засобів (іноді з яких утворюється величезна батарея) для зберігання електроенергії[59][60]. Однак великим недоліком використання транспортних засобів для накопичення енергії в мережі було б, якщо кожен цикл накопичення навантажував акумулятор одним повним циклом заряду-розрядження[56]. Проте одне велике дослідження показало, що розумне використання транспортних засобів для зберігання в мережі фактично збільшило термін служби батарей[61]. Звичайні (з використанням кобальту) літій-іонні батареї виходять із ладу з кожним циклом, новіші літій-іонні акумулятори не виходять із ладу значно з кожним циклом, і тому мають набагато більший термін служби. Одним із підходів є повторне використання ненадійних автомобільних акумуляторів у спеціальному сховищі[62] оскільки очікується, що вони будуть добре виконувати цю роль протягом десяти років[63]. Якщо таке зберігання здійснюється у великих масштабах, стає набагато легше гарантувати заміну акумуляторної батареї транспортного засобу, яка погіршилася під час використання у транспорті, оскільки стара батарея має цінність і негайне використання.

Маховики

[ред. | ред. код]
Маховик NASA G2

У основі цього способу зберігання лежить механічна інерція. Коли електрична сила надходить у пристрій, електродвигун прискорює важкий диск, що обертається. Двигун діє як генератор, коли потік потужності змінюється, сповільнюючи диск і виробляючи електрику. Електрика зберігається як кінетична енергія диска. Тертя має бути мінімальним, щоб продовжити час зберігання. Це часто досягається шляхом розміщення маховика у вакуумі та використання магнітного підшипника, що робить метод дорогим. Більші швидкості маховика дозволяють збільшити ємність зберігання, але вимагають міцних матеріалів, як-от сталь або композитні матеріали, щоб протистояти відцентровій силі. Проте діапазон технологій накопичення потужності та енергії, який робить цей метод економічним, має тенденцію зробити маховики непридатними для загального застосування в системі електропостачання; вони, ймовірно, найкраще підходять для вирівнювання навантаження на залізничних енергетичних системах і для покращення якості електроенергії від відновлюваних джерел, як-от система потужністю 20 МВт в Ірландії[64][65].

Програми, які використовують зберігання у маховиках, вимагають дуже високих сплесків потужності протягом дуже короткого часу, наприклад токамак[66] та лазерні експерименти, де двигун-генератор розкручується до робочої швидкості та частково сповільнюється під час розряду.

Наразі сховище на маховиках також використовується у вигляді дизель-роторне джерело безперебійного живлення[en] для забезпечення систем безперебійного живлення (наприклад, у великих центрах обробки даних) для перехідного живлення, необхідного під час перемикання[67] – тобто відносно короткий проміжок часу між втратою живлення від мережі та прогріванням альтернативного джерела, як-от дизельний генератор.

Це потенційне рішення було реалізовано EDA[68] на Азорських островах на островах Грасіоза і Флореш. Ця система використовує маховик потужністю 18 мегават-секунд для покращення якості електроенергії і, таким чином, дозволяє збільшити використання відновлюваної енергії. Як випливає з опису, ці системи також призначені для згладжування тимчасових коливань у постачанні, і їх ніколи не можна використовувати, щоб впоратися з відключенням, що перевищує кілька днів.

Powercorp в Австралії розробляє програми з використанням вітрових турбін, маховиків і дизельних технологій із низьким навантаженням, щоб максимізувати введення вітру в невеликі мережі. Система, встановлена ​​в Корал-Бей, Західна Австралія, використовує вітряні турбіни в поєднанні з системою керування на основі маховика та дизель-генераторів із низьким навантаженням. Технологія маховика дозволяє вітровим турбінам іноді забезпечувати до 95 відсотків енергії Корал-Бей із загальним річним проникненням вітру в 45 %[69].

Водень

[ред. | ред. код]

Водень розробляється як середовище зберігання електричної енергії[56][70]. Водень виробляється, потім стискається або зріджується, кріогенно зберігається при −252,882 °C, а потім знову перетворюється в електричну енергію або тепло. Водень може використовуватися як паливо для виробництва енергії в портативних (автомобілях) або стаціонарних застосуваннях. У порівнянні з ГАЕС та батареями водень має перевагу в тому, що він є паливом із високою щільністю енергії[70].

Водень можна отримати шляхом парової конверсії природного газу[en], або шляхом електролізу води[en] на водень і кисень (див. виробництво водню). Конверсія природного газу утворює діоксид вуглецю як побічний продукт. високотемпературний електроліз[en] і електроліз під високим тиском[en] — це дві методики, за допомогою яких можна підвищити ефективність виробництва водню. Потім водень знову перетворюється в електрику в двигуні внутрішнього згоряння або паливному елементі.

Було показано, що ефективність зберігання водню від змінного струму до змінного струму становить від 20 до 45 %, що накладає економічні обмеження[70][71]. Співвідношення ціни між купівлею та продажем електроенергії має бути щонайменше пропорційним ефективності, щоб система була економічною. Водневі паливні елементи можуть реагувати досить швидко, щоб коригувати швидкі коливання попиту або пропозиції електроенергії та регулювати частоту. Чи може водень використовувати інфраструктуру природного газу, залежить від будівельних матеріалів мережі, стандартів стиків і тиску в сховищі[72].

Обладнання, необхідне для зберігання енергії водню, включає електролізну установку, водневий компресор[en] або засоби для зрідження, а також резервуари для зберігання.

Біоводень — це процес, який досліджується для отримання водню з використанням біомаси.

Комбіноване мікроджерело теплової та електроенергії[en] (мікроТЕЦ) може використовувати водень як паливо.

Деякі атомні електростанції можуть отримати вигоду від симбіозу з виробництвом водню. Високотемпературні (від 950 до 1000 °C) ядерні гази від охолодження реактора IV покоління мають потенціал для отримання водню з води термохімічними засобами, використовуючи ядерне тепло, як у сірко-йодному циклі. Перші комерційні реактори очікуються в 2030 році.

У 2007 році у віддаленому населеному пункті Реймі, Ньюфаундленд і Лабрадор була розпочата пілотна програма громади з використанням вітрових турбін і генераторів водню[73]. Подібний проєкт триває з 2004 року в Утсіра[en], невеликому норвезькому острівному муніципалітеті.

Підземне сховище водню

[ред. | ред. код]

Підземне сховище водню[en] — це практика зберігання водню[en] у печерах, соляних куполах і виснажених нафтових і газових родовищах[56][74]. Imperial Chemical Industries (ICI) багато років без будь-яких труднощів зберігає велику кількість газоподібного водню в печерах[75]. Європейський проєкт Hyunder[76] вказав у 2013 р., що для зберігання енергії вітру та сонця потрібні додаткові 85 печер, оскільки вони не можуть бути охоплені системами ГАЕС та сховищами енергії на стисненому повітрі[77].

Power-to-Gas

[ред. | ред. код]

Power-to-Gas — це технологія, яка перетворює електричну енергію на газове паливо. Існує 2 методи, перший — використовувати електроенергію для розщеплення води і ввести водень, що утворився, в мережу розподілу природного газу. Другий менш ефективний метод використовується для перетворення діоксиду вуглецю і води в метан (див. природний газ) за допомогою електролізу і реакції Сабатьє. Надлишкова потужність або непікова потужність, вироблена вітрогенераторами або сонячними батареями, потім використовується для балансування навантаження в енергетичній мережі. Використовуючи існуючу систему розподілу природного газу для водню, виробник паливних елементів Hydrogenics[en] і дистриб'ютор природного газу Enbridge[en] об'єдналися, щоб розробити таку систему Power-to-Gas у Канаді[71].

Для зберігання водню може використовуватись мережа розподілу природного газу. До переходу на природний газ німецькі газові мережі використовували світильний газ, який здебільшого складався з водню. Ємність сховища німецької мережі природного газу становить понад 200 000 ГВт·год, чого вистачає на кілька місяців потреби в енергії. Для порівняння, потужність усіх німецьких гідроакумулюючих електростанцій становить лише близько 40 ГВт·год. Транспортування енергії через газову мережу здійснюється зі значно меншими втратами (<0,1 %), ніж в електромережі (8 %). Використання існуючих трубопроводів природного газу для отримання водню вивчав NaturalHy[78].

Концепція перетворення енергії в аміак

[ред. | ред. код]

Концепція перетворення енергії в аміак пропонує безвуглецевий шлях зберігання енергії з різноманітною палітрою застосування. У часи, коли є надлишок низьковуглецевої енергії[en], її можна використовувати для створення аміачного палива. Аміак можна отримати шляхом розщеплення води на водень і кисень за допомогою електрики, потім використовуються висока температура і тиск, щоб з'єднати азот повітря з воднем для утворення аміаку. Як рідина він подібний до пропану, на відміну від чистого водню, який важко зберігати у вигляді газу під тиском або кріогенно зріджувати та зберігати при −253 °C.

Як і природний газ, накопичений аміак можна використовувати як паливо для транспортування та виробництва електроенергії або використовувати в паливних елементах[79]. Стандартний резервуар рідкого аміаку об'ємом 60 000 м³ містить близько 211 ГВт·год енергії, що еквівалентно річному виробництву приблизно 30 вітрових турбін. Аміак можна спалювати чисто: виділяється вода та азот, але немає CO2 і мало або зовсім немає оксидів азоту. Аміак має різноманітне використання, крім того, що він є енергоносієм, він є основою для виробництва багатьох хімічних речовин, найпоширенішим є використання в якості добрив[80]. З огляду на таку гнучкість використання та враховуючи, що інфраструктура для безпечного транспортування, розподілу та використання аміаку вже створена, це робить аміак хорошим кандидатом на те, щоб стати великомасштабним невуглецевим енергоносієм майбутнього.

Гідроенергетика

[ред. | ред. код]

Гідроакумулюючі станції

[ред. | ред. код]
Гребля ГАЕС Мінгтан[en] у Нантоу, Тайвань

У 2008 році світова генеруюча потужність ГАЕС становила 104 ГВт[81], в той час як інші джерела стверджують, що 127 ГВт, що становить переважну більшість усіх типів накопичувачів у мережах — усі інші типи разом складають кілька сотень МВт[82].

У багатьох місцях ГАЕС використовується для вирівнювання добового навантаження шляхом перекачування води у верхній резервуар у непікові години та у вихідні дні, використовуючи надлишкову потужність базового навантаження від вугілля або ядерних джерел. У години пік цю воду можна використовувати для роботи гідроелектростанції, часто як резерв швидкого реагування для покриття високих тимчасових піків попиту. ГАЕС повертають приблизно від 70 % до 85 % спожитої енергії, і в даний час є найбільш економічно ефективною формою масового накопичення електроенергії[83]. Головна проблема ГАЕС полягає в тому, що для цього зазвичай потрібні дві сусідніх водойми на дуже різній висоті, і часто потрібні значні капітальні витрати[84].

ГАЕС мають високу диспетчеризацію, що означає, що вони можуть запуститись дуже швидко, як правило, протягом 15 секунд[85], що робить ці системи дуже ефективними для поглинання мінливості «попиту» на електроенергію з боку споживачів. У всьому світі працює понад 90 ГВт ГАЕС, що становить близько 3 % «миттєвої» світової генеруючої потужності. ГАЕС, як-от ГАЕС Дінорвіг у Великій Британії, мають п'ять або шість годин генерувальної потужності[85], і використовуються для згладжування коливань попиту.

Іншим прикладом є 1836 MW ГАЕС Tiānhuāngpíng в Китаї, ємність резервуару якої становить вісім мільйонів кубічних метрів (2,1 мільярда галонів США або обсяг стоку Ніагарського водоспаду за 25 хвилин) з висотою 600 м (1970 футів). Резервуар може забезпечити накопичення близько 13 ГВт·год потенціальної гравітаційної енергії (перетвореної на електроенергію з ефективністю близько 80 %) або близько 2 % щоденного споживання електроенергії Китаєм[86].

Нова концепція ГАЕС — використання енергію вітру або сонячної енергії для перекачування води. Вітряні турбіни або сонячні батареї, які живлять водяний насос для накопичення енергії вітру або сонячної енергії, можуть зробити цей процес більш ефективним, але є обмеженими. Такі системи можуть лише збільшувати кінетичний об'єм води під час вітряного та світлового періоду.

Починаючи із 2017 ринок енергетичних сховищ освоює ідею гідроакумулюючої електростанції у глибоких вугільних шахтах[87][88]; у багатьох штатах США активно будуються акумуляторні системи потужністю 20 МВт і більше.

Ці плани не реалізуються через високу вартість будівництва такої електростанції (наприклад, Prosper-Haniel[de][89] Найбільш відповідником українським реаліям слід визнати англійський проєкт Gravitricity з відносно дешевими енергетичними сховищами гравітаційного типу[90].

Гравітаційна потенційна енергія

[ред. | ред. код]

Альтернативи включають зберігання енергії шляхом переміщення великих твердих мас вгору проти сили тяжіння. Цього можна досягти всередині старих шахтних стволів[91] або в спеціально сконструйованих вежах, де важкі ваги закріплюються на лебідках для накопичення енергії та дозволяють керований спуск для її вивільнення[92][93]. У залізничних накопичувачах енергії залізничні вагони, що перевозять велику вагу, переміщуються вгору або вниз по ділянці похилої рейкової колії, в результаті чого накопичуються або вивільняються енергія[94]. У накопичувачах потенційної енергії на виснажених нафтових свердловинах ваги піднімаються або опускаються в глибокій, виведеній з експлуатації нафтовій свердловині.

Гідроелектростанції

[ред. | ред. код]
ГЕС Gueishan у м. Сіньбей, Тайвань

Дамби гідроелектростанцій із великими водосховищами також можна експлуатувати для забезпечення пікового виробництва в часи пікового попиту. Вода зберігається у резервуарі в періоди низького попиту і випускається через турбіни, коли попит вищий. Чистий ефект такий самий, як і у ГАЕС, але без втрат від перекачування. Залежно від ємності резервуара установка може забезпечувати щоденне, тижневе або сезонне навантаження.

Багато існуючих дамб гідроелектростанцій досить старі (наприклад, гребля Гувера була побудована в 1930-х роках), і їх оригінальний дизайн на десятиліття випередив нові переривчасті джерела енергії, як-от вітер і сонце. Дамба гідроелектростанції, спочатку побудована для забезпечення базової потужності, матиме генератори, розраховані відповідно до середнього потоку води у водойму. Збільшення такої греблі за допомогою додаткових генераторів збільшує її пікову вихідну потужність, тим самим збільшуючи її здатність працювати як накопичувач енергії у віртуальній мережі[95][96]. Бюро рекультивації Сполучених Штатів[en] повідомляє про інвестиційну вартість 69 доларів США за кіловат потужності для покращення існуючої греблі[95], порівняно з більш ніж 400 доларів за кіловат для генераторів, що працюють на нафті. У той час як модернізована дамба гідроелектростанції не накопичує безпосередньо надлишок енергії від інших генеруючих установок, вона поводиться еквівалентно, накопичуючи власне паливо — річкову воду, що надходить у періоди високої продуктивності інших генеруючих установок. Функціонуючи таким чином як накопичувач віртуальної мережі, модернізована ГЕС є однією з найефективніших форм накопичення енергії, оскільки вона не має втрат при перекачуванні для заповнення резервуара, лише збільшуються втрати на випаровування та витік.

Гребля, яка захоплює велике водосховище, може зберігати та вивільняти відповідно велику кількість енергії, контролюючи відтік річки та підвищуючи або знижуючи її рівень на кілька метрів. Обмеження дійсно застосовуються до експлуатації гребель, їх викиди зазвичай підлягають державним водним регулюванням[en], щоб обмежити вплив на річки вниз за течією. Наприклад, існують ситуації в мережі, коли теплові електростанції, атомні або вітряні турбіни вже виробляють надлишок електроенергії вночі, греблі все ще повинні випустити достатньо води для підтримки належного рівня річки, незалежно від того, виробляється електроенергія чи ні. Навпаки, існує межа пікової потужності, яка, якщо вона надмірна, може призвести до повені річки на кілька годин щодня[97].

Магнітне поле у надпровідниках

[ред. | ред. код]

Надпровідникові магнітні акумулятори (НМА) зберігають енергію в магнітному полі, створеному постійним струмом у надпровідниковій котушці, яка була кріогенно охолоджена до температури нижче її критичної температури надпровідника. Типова система НМА включає три частини: надпровідну котушку, систему перетворення електроенергії та холодильник із кріогенним охолодженням. Як тільки надпровідна котушка заряджена, струм не згасне, і магнітна енергія може зберігатися необмежено довго. Збережена енергія може бути випущена назад у мережу, шляхом розряду котушки. Система перетворення живлення використовує інвертор/випрямляч для перетворення живлення змінного струму (AC) у постійний струм або перетворення постійного струму назад у енергію змінного струму. На інвертор/випрямляч припадає приблизно 2—3 % втрат енергії в кожному напрямку. SMES втрачає найменшу кількість електрики в процесі накопичення енергії порівняно з іншими методами зберігання енергії. Системи НМА високоефективні; ККД в обидва боки перевищує 95 %. Висока вартість надпровідників є основним обмеженням для комерційного використання цього методу зберігання енергії.

Через потреби в енергії охолодження та обмеження загальної енергії, яку можна зберігати, НМА наразі використовується для короткочасного зберігання енергії. Тому НМА найчастіше займається покращенням якості електроенергії. Якби НМА використовували для комунальних послуг, це був би добовий пристрій, який заряджається від електроенергії базового навантаження вночі та розряджається під час пікових навантажень протягом дня.

Технічні проблеми зі зберіганням у магнітній енергії ще не вирішено, щоб це стало практичним.

Тепло

[ред. | ред. код]

У Данії безпосереднє зберігання електроенергії сприймається як надто дороге для дуже масштабного використання, хоча значне використання ведеться на існуючій Norwegian Hydro. Натомість використання існуючих резервуарів гарячої води, підключених до схем централізованого опалення, які обігріваються електродними котлами або тепловими насосами, вважається кращим підходом. Збережене тепло потім передається до житлових будинків за допомогою труб центрального опалення.

Розплавлена ​​сіль[en] використовується для зберігання тепла, зібраного сонячною баштою[en], щоб його можна було використовувати для виробництва електроенергії в погану погоду або вночі[98].

Системами опалення та охолодження будівель можна керувати, щоб зберігати теплову енергію або в масі будівлі, або в спеціальних резервуарах для зберігання тепла. Цей теплоакумулятор може забезпечити переміщення навантаження або навіть більш складні допоміжні послуги[en], збільшуючи споживання електроенергії (заряджання накопичувача) під час непікового періоду та знижуючи споживання електроенергії (розрядження накопичувача) під час пікових періодів із вищою ціною[99]. Наприклад, електрику в непіковий час можна використовувати для виготовлення льоду з води, а лід можна зберігати. Збережений лід можна використовувати для охолодження повітря у великій будівлі, де зазвичай використовується електричний змінний струм, через що електричне навантаження зміщувалось би на години пікової напруги. В інших системах накопичений лід використовується для охолодження всмоктуваного повітря газової турбіни генератора, таким чином збільшуючи потужність генерації на піку та ефективність на піку.

У системі акумуляторів теплової енергії використовується високооборотний тепловий двигун/тепловий насос для перекачування тепла між двома накопичувачами, нагріваючи один і охолоджуючи інший. Інженерна компанія Isentropic із Великої Британії, яка розробляє систему, стверджує, що потенційна ефективність від подачі електроенергії в обидва боки становить 72—80 %[100].

Акумулятор Карно[en] — це тип систем накопичення енергії, які зберігають електроенергію в накопичувачі тепла і перетворюють накопичене тепло назад в електрику за допомогою термодинамічних циклів. Ця концепція була досліджена та розроблена багатьма дослідницькими проєктами останнім часом[101]. Однією з переваг такого типу системи є те, що вартість при великомасштабному та тривалому зберіганні тепла може бути значно нижчою, ніж інші технології зберігання.

Економіка

[ред. | ред. код]

Нормована вартість зберігання електроенергії[en] сильно залежить від типу та призначення сховища: для субсекундного регулювання частоти, покриття піків у масштабі хвилин/годин або зберігання в масштабі дня/тижня/сезону.[102][103][104]

Стверджується, що використання акумулятора коштує 120[105]—170[106] доларів за МВт·год. Це порівняно з газовими турбінами відкритого циклу, вартість яких станом на 2020 рік становить приблизно 151—198 доларів США/МВт·год[107].

Загалом, зберігання енергії є економічним, коли гранична вартість електроенергії коливається більше, ніж витрати на зберігання та відновлення енергії плюс ціна енергії, втраченої в процесі. Наприклад, припустимо, що ГАЕС може перекачувати у свій верхній резервуар об'єм води, здатний виробити 1200 МВт·год після врахування всіх втрат (випаровування та просочування в резервуар, втрати ефективності тощо). Якщо гранична вартість електроенергії під час непікового періоду становить 15 доларів США за МВт·год, а резервуар працює з 75 % ККД (тобто споживається 1600 МВт·год і отримується 1200 МВт·год енергії), тоді загальна вартість наповнення резервуара становить 24 000 доларів. Якщо вся накопичена енергія буде продана наступного дня в години пік у середньому за 40 доларів США за МВт·год, то ГАЕС отримає дохід у розмірі 48 000 доларів США за день, при цьому валовий прибуток становить 24 000 доларів США.

Однак граничні витрати на електроенергію різняться через різні експлуатаційні витрати та витрати на паливо різних класів генераторів[108].

З одного боку, електростанції базової генерації, як-от вугільні, та атомні є постачальниками з низькими граничними витратами, оскільки вони мають високі капітальні витрати та витрати на технічне обслуговування, але низькі витрати на паливо. З іншого боку, маневрові електростанції, як-от газові турбіни на природному газі, спалюють дороге паливо, але дешевші у будівництві, експлуатації та обслуговуванні. Щоб мінімізувати загальні експлуатаційні витрати на виробництво електроенергії, електростанції базового навантаження використовуються більшу частину часу, тоді як маневрові електростанції використовуються лише за необхідності, як правило, коли потреба в енергії досягає піку. Це називається «економічне регулювання».

Попит на електрику у різних мережах світу змінюється протягом дня та від сезону до сезону. Здебільшого, зміна попиту на електроенергію задовольняється зміною кількості електричної енергії, що постачається з первинних джерел. Однак оператори все частіше зберігають дешеву енергію, вироблену вночі, а потім відпускають її в мережу в пікові періоди дня, коли вона є більш цінною[109].

У районах, де існують греблі гідроелектростанцій, генерацію можна відкласти, доки попит не зросте; ця форма зберігання є поширеною і може використовувати наявні резервуари. Це не зберігає «надлишок» енергії, виробленої деінде, але чистий ефект той самий — хоча й без втрат ефективності. Поновлювані джерела енергії зі змінним виробництвом, як-от вітер і сонячна енергія, як правило, збільшують чисту зміну електричного навантаження, збільшуючи потребу накопичення енергії в мережі.

Може бути більш економічним знайти альтернативний ринок для невикористаної електроенергії, ніж намагатися зберігати її. Високовольтні лінії постійного струму дозволяють передавати електроенергію, втрачаючи лише 3 % на 1000 км.

Міжнародна база даних сховищ енергії Міністерства енергетики США надає безкоштовний список проєктів зберігання енергії в мережі, багато з яких показують джерела фінансування та суми[110].

Вирівнювання навантаження

[ред. | ред. код]

Попит на електроенергію з боку споживачів і промисловості постійно змінюється, в основному в межах таких категорій:

  • Сезонний (під час темної зими потрібно більше електричного освітлення та опалення, тоді як в інших кліматичних умовах спекотна погода підвищує потребу в кондиціонуванні)
  • Щотижня (більшість галузей закривається у вихідні, що знижує попит)
  • Щодня (наприклад, ранкова пік, коли офіси відкриваються і кондиціонери вмикаються)
  • Щогодини (один із методів оцінки кількості переглядів телебачення у Сполученому Королівстві — це вимірювання стрибків потужності під час рекламних перерв або після програм, коли глядачі йдуть увімкнути чайник[111])
  • Перехідний (коливання через дії осіб, відмінності в ефективності передачі електроенергії та інші невеликі фактори, які необхідно враховувати)

На даний момент існує три основні методи боротьби зі зміною попиту:

  • Електричні пристрої, як правило, мають робочий діапазон напруги, який їм необхідний, зазвичай 110—120 В або 220—240 В. Незначні зміни навантаження автоматично згладжуються незначними змінами напруги в системі.
  • Електростанції можуть працювати нижче їх нормальної потужності з можливістю майже миттєво збільшити кількість, яку вони виробляють. Це називається «обертовим резервом».
  • Додаткову генерацію можна залучити в режимі онлайн. Як правило, це будуть гідроелектричні або газові турбіни, які можна запустити за лічені хвилини.

Проблема резервних газових турбін полягає у вищих витратах; дороге генеруюче обладнання більшу частину часу не використовується. Обертовий резерв також коштує грошей; станції, що працюють нижче максимальної потужності, зазвичай менш ефективні. Зберігання електроенергії в мережі використовується для зміщення виробництва від часів пікового навантаження до годин поза піком. Електростанції можуть працювати з максимальною ефективністю вночі та у вихідні дні.

Стратегії вирівнювання попиту та пропозиції можуть бути призначені для зниження витрат на постачання пікової потужності або для компенсації періодичного виробництва вітрової та сонячної енергії.

Портативність

[ред. | ред. код]

Це область найбільшого успіху для сучасних технологій зберігання енергії. Одноразові та акумуляторні батареї поширені повсюдно і забезпечують живлення пристроїв із такими різноманітними вимогами, як цифрові годинники та автомобілі. Проте прогрес у технології батареї, як правило, був повільним, оскільки більша частина часу роботи акумулятора, яку споживачі бачать, пояснюється ефективним керуванням живленням, а не збільшенням ємності зберігання. Портативна споживча електроніка значно виграла від зменшення розміру та потужності, пов'язаних із законом Мура. На жаль, закон Мура не поширюється на перевезення людей і вантажів; основні потреби в енергії для транспортування залишаються набагато вищими, ніж для інформаційних та розважальних застосувань. Ємність акумулятора стала проблемою, оскільки зростає потреба альтернатив двигуну внутрішнього згоряння в автомобілях, вантажівках, автобусах, потягах, кораблях та літаках. Для такого використання потрібно набагато більша щільність енергії (кількість енергії, що зберігається в заданому об'ємі або вазі), ніж може забезпечити сучасна технологія акумулятора. Рідке вуглеводневе паливо (як-от бензин/керосин і дизельне паливо), а також спирти (метанол, етанол і бутанол) і жири (безпосередньо рослинна олія, біодизель) мають набагато вищу енергетичну щільність.

Існують синтетичні шляхи використання електроенергії для відновлення вуглекислого газу та води до рідкого вуглеводневого або спиртового палива[112]. Ці шляхи починаються з електролізу води для утворення водню, а потім відновлення вуглекислого газу надлишком водню у варіантах зворотної реакції зсуву водяного газу[en]. Невикопні джерела вуглекислого газу включають ферментаційні установки та установки очищення стічних вод. Перетворення електричної енергії на рідке паливо на основі вуглецю має потенціал для забезпечення портативного накопичувача енергії, який може використовуватися великим наявним парком автотранспортних засобів та іншого обладнання з двигуном, без труднощів, пов'язаних із воднем або іншим екзотичним енергоносієм. Ці синтетичні шляхи можуть привернути увагу у зв'язку зі спробами покращити енергетичну безпеку в країнах, які покладаються на імпортну нафту, але мають або можуть розробити великі джерела відновлюваної або ядерної електроенергії, а також вирішити проблему можливого майбутнього зменшення кількості нафти, доступної для імпорту[en].

Оскільки транспортний сектор використовує енергію з нафти дуже неефективно, заміна нафти електрикою на мобільну енергію не потребуватиме дуже великих інвестицій протягом багатьох років.

Надійність

[ред. | ред. код]

Раптове відключення живлення негативно впливає практично на всі пристрої, що працюють від електрики. Доступні такі рішення, як ДБЖ (джерела безперебійного живлення) або резервні генератори, але вони дорогі. Ефективні методи зберігання електроенергії дозволять пристроям мати вбудоване резервне джерело на випадок відключення електроенергії, а також зменшать вплив збою на електростанції. Приклади цього зараз доступні з використанням паливних елементів і маховиків.

Див. також

[ред. | ред. код]

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. Smit, Debra (24 серпня 2015). Jay Whitacre and the edible battery. Ozy. Архів оригіналу за 8 червня 2016. Процитовано 15 червня 2016.
  2. Grid Energy Storage (PDF). U.S. Department of Energy. December 2013. с. 28. Архів (PDF) оригіналу за 28 лютого 2017. Процитовано 13 лютого 2017.
  3. Doug Hurley; Paul Peterson; Melissa Whited (May 2013). Demand Response as a Power System Resource (PDF). RAP Energy Solutions, Synapse Energy Economics. с. 13. Архів (PDF) оригіналу за 30 квітня 2017. Процитовано 13 лютого 2017.
  4. а б Energy Department Releases Grid Energy Storage Report. 12 грудня 2013. Архів оригіналу за 13 травня 2017.
  5. Lai, Chun Sing; Locatelli, Giorgio; Pimm, Andrew; Wu, Xiaomei; Lai, Loi Lei (September 2020). A review on long-term electrical power system modeling with energy storage. Journal of Cleaner Production. 280: 124298. doi:10.1016/j.jclepro.2020.124298.
  6. Palizban, Omid; Kauhaniemi, Kimmo (May 2016). Energy storage systems in modern grids—Matrix of technologies and applications. Journal of Energy Storage. 6: 248—259. doi:10.1016/j.est.2016.02.001.
  7. Luo, Xing; Wang, Jihong; Dooner, Mark; Clarke, Jonathan (1 січня 2015). Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation. Applied Energy. 137: 511—536. doi:10.1016/j.apenergy.2014.09.081.
  8. Daim, Tugrul U.; Li, Xin; Kim, Jisun; Simms, Scott (June 2012). Evaluation of energy storage technologies for integration with renewable electricity: Quantifying expert opinions. Environmental Innovation and Societal Transitions. 3: 29—49. doi:10.1016/j.eist.2012.04.003.
  9. Pham, Cong-Toan; Månsson, Daniel (November 2015). Suitability analysis of Fuzzy Logic as an evaluation method for the selection of energy storage technologies in Smart Grid applications. 2015 International Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST). Т. 2015 International Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies (EDST). с. 452—457. doi:10.1109/SEDST.2015.7315251. ISBN 978-1-4799-7736-9. S2CID 42921444.
  10. Pham, Cong-Toan; Månsson, Daniel (October 2017). On the physical system modelling of energy storages as equivalent circuits with parameter description for variable load demand (Part I). Journal of Energy Storage. 13: 73—84. doi:10.1016/j.est.2017.05.015. Архів оригіналу за 23 травня 2020. Процитовано 28 листопада 2021.
  11. Pham, Cong-Toan; Månsson, Daniel (August 2018). Optimal energy storage sizing using equivalent circuit modelling for prosumer applications (Part II). Journal of Energy Storage. 18: 1—15. doi:10.1016/j.est.2018.04.015.
  12. Raza, Syed Shabbar; Janajreh, Isam; Ghenai, Chaouki (December 2014). Sustainability index approach as a selection criteria for energy storage system of an intermittent renewable energy source. Applied Energy. 136: 909—920. doi:10.1016/j.est.2018.04.015.
  13. Moreno, Rodrigo; Moreira, Roberto; Strbac, Goran (January 2015). A MILP model for optimising multi-service portfolios of distributed energy storage (PDF). Applied Energy. 137: 554—566. doi:10.1016/j.apenergy.2014.08.080. hdl:10044/1/39706. Архів оригіналу (PDF) за 22 вересня 2017. Процитовано 28 листопада 2021.
  14. Lee, Rachel; Homan, Samuel; Mac Dowell, Niall; Brown, Solomon (15 лютого 2019). A closed-loop analysis of grid scale battery systems providing frequency response and reserve services in a variable inertia grid (PDF). Applied Energy. 236: 961—972. doi:10.1016/j.apenergy.2018.12.044. Архів оригіналу (PDF) за 28 листопада 2021. Процитовано 28 листопада 2021.
  15. Reihani, Ehsan; Motalleb, Mahdi; Ghorbani, Reza; Saad Saoud, Lyes (February 2016). Load peak shaving and power smoothing of a distribution grid with high renewable energy penetration. Renewable Energy. 86: 1372—1379. doi:10.1016/j.renene.2015.09.050.
  16. Pendick, Daniel (2007), Storing energy from the wind in compressed-air reservoirs, New Scientist, 195 (2623): 44—47, doi:10.1016/S0262-4079(07)62476-2
  17. LightSail Gets $5.5M From Total, Thiel, Khosla, Gates for Compressed Air Energy Storage. CleanTechnica. 21 лютого 2013. Архів оригіналу за 29 листопада 2021. Процитовано 29 листопада 2021.
  18. Kevin Bullis (20 травня 2013). The Resurgence of Liquid Air for Energy Storage. MIT Technology Review. Архів оригіналу за 15 січня 2016. Процитовано 7 червня 2013.
  19. British company offers efficient energy storage using 'liquid air'. ExtremeTech. Архів оригіналу за 14 грудня 2012.
  20. How liquid air could help keep the lights on. BBC News. Архів оригіналу за 22 жовтня 2019. Процитовано 23 жовтня 2019.
  21. Highview Power to Develop Multiple Cryogenic Energy Storage Facilities in the UK and to Build Europe's Largest Storage System. Highview power. Архів оригіналу за 24 жовтня 2019. Процитовано 23 жовтня 2019.
  22. Roger, Harrabin (6 листопада 2020). UK energy plant to use liquid air. BBC News. Архів оригіналу за 6 листопада 2020. Процитовано 7 листопада 2020.
  23. Highview Power Breaks Ground on 250MWh CRYOBattery Long Duration Energy Storage Facility. Company News and Announcements. Highview Power. Архів оригіналу за 6 листопада 2020. Процитовано 7 листопада 2020.
  24. Junior Isles (September 2020). Really cool storage (PDF). The Energy Industry Times. 13 (5): 15. ISSN 1757-7365. Архів оригіналу (PDF) за 9 листопада 2020. Процитовано 7 листопада 2020.
  25. Powering the future: Electrical energy can be captured as liquid air. The Economist. 30 листопада 2019. Архів оригіналу за 14 листопада 2020. Процитовано 8 листопада 2020.
  26. Hawkins, Nehemiah (1917). Hawkins Electrical Guide …: Questions, Answers & Illustrations; a Progressive Course of Study for Engineers, Electricians, Students and Those Desiring to Acquire a Working Knowledge of Electricity and Its Applications; a Practical Treatise. T. Audel & Company. с. 989–.
  27. Eric Wesoff (2 квітня 2013). Aquion Energy's Disruptive Battery Tech Picks Up $35M in VC. greentechmedia.com. Архів оригіналу за 6 серпня 2013.
  28. Zachary Shahan (9 травня 2015). Tesla Powerwall & Powerpacks Per-kWh Lifetime Prices vs Aquion Energy, Eos Energy, & Imergy. CleanTechnica. Архів оригіналу за 1 грудня 2021. Процитовано 19 березня 2018.
  29. David L. Chandler, MIT News Office (19 листопада 2009). Liquid battery big enough for the electric grid?. MIT News. Архів оригіналу за 13 лютого 2010.
  30. Appalachian Power Dedicates Mega Battery; New Technology Provides Extra Power, Reliability (Пресреліз). Appalachian Power. 20 липня 2006. Архів оригіналу за 22 жовтня 2006.
  31. Andy Colthorpe (26 листопада 2020). Ambri’s liquid metal battery to be used at desert data centre in Nevada. Energy Storage News. Архів оригіналу за 3 червня 2021. Процитовано 1 грудня 2021.
  32. Eric Wesoff (24 травня 2012). Sadoway's MIT Liquid Metal Battery Startup Adds $15M and Khosla Ventures as Investor. greentechmedia.com. Архів оригіналу за 25 вересня 2012.
  33. "Renewable. Rechargeable. Remarkable.", Feature Article, September 2005. Архів оригіналу за 15 січня 2009.
  34. Grid-Scale storage with vanadium redox flow batteries. REDT Energy Storage. Архів оригіналу за 15 травня 2014.
  35. Wind farm with battery storage in Ireland. Leonardo Energy. Архів оригіналу за 2 листопада 2007.
  36. Parker, Robin; Clapper, Jr, William L. HYDROGEN-BASED UTILITY ENERGY STORAGE SYSTEM (PDF). Архів (PDF) оригіналу за 9 серпня 2017. Процитовано 2 лютого 2017.
  37. Gyuk I, Kulkarni P, Sayer JH та ін. (2005). The United States of storage. IEEE Power and Energy Magazine. 3 (2): 31—9. doi:10.1109/MPAE.2005.1405868. S2CID 34193246. {{cite journal}}: Явне використання «та ін.» у: |author= (довідка)
  38. International, Edison. SCE Unveils Largest Battery Energy Storage Project in North America. Edison International (англ.). Архів оригіналу за 1 червня 2020. Процитовано 10 травня 2020.
  39. A cheap, long-lasting, sustainable battery for grid energy storage | KurzweilAI. www.kurzweilai.net (амер.). 16 вересня 2016. Архів оригіналу за 28 грудня 2016. Процитовано 2 лютого 2017.
  40. MICU, ALEXANDRU (30 січня 2017). Rows of Tesla batteries will keep Southern California's lights on during the night. ZME Science. Архів оригіналу за 1 лютого 2017. Процитовано 2 лютого 2017.
  41. Invenergy's Grand Ridge energy storage facility wins 2015 Best Renewable Project Award [Архівовано 10 січня 2016 у Wayback Machine.], Solar Server, 12 December 2015
  42. 5 battery energy storage projects to watch in 2016 [Архівовано 29 січня 2017 у Wayback Machine.], Utility Dive, Krysti Shallenberger, 30 November 2015
  43. Conway, E. (2 September 2008) «World's biggest battery switched on in Alaska» Telegraph.co.uk
  44. Duke Energy Notrees Wind Storage Demonstration Project. DOE Global Energy Storage Database. Архів оригіналу за 26 жовтня 2014. Процитовано 13 жовтня 2014.
  45. Lie, Øyvind (12 жовтня 2014). Her er verdens kraftigste batterier [Here are the world's most powerful batteries] (дан.). Teknisk Ukeblad. Архів оригіналу за 14 жовтня 2014. Процитовано 13 жовтня 2014.
  46. Media, BioAge. Green Car Congress: Daimler and partners deploying world's largest 2nd-life EV battery storage unit for grid support. Архів оригіналу за 7 листопада 2015.
  47. US energy storage market grew 243% in 2015, largest year on record. 4 березня 2016. Архів оригіналу за 5 березня 2016.
  48. Madelyn Newton (10 липня 2018). UK's 'largest' grid battery storage facility completed in Hertfordshire. Архів оригіналу за 29 грудня 2019. Процитовано 4 грудня 2021.
  49. Weetch, Bella (21 лютого 2021). SMS begins construction of British battery storage projects. Energy Global. Архів оригіналу за 18 жовтня 2021. Процитовано 1 липня 2021.
  50. Megan Geuss (1 грудня 2017). Tesla beats deadline, switches on gigantic Australian battery array. Архів оригіналу за 29 вересня 2018. Процитовано 29 вересня 2018.
  51. Megan Geuss (11 квітня 2018). Australian Energy Market Operator likes its new Tesla battery quite a bit. Архів оригіналу за 29 вересня 2018. Процитовано 29 вересня 2018.
  52. Initial operation of the Hornsdale Power Reserve Battery Energy Storage Syetem (PDF). Australian Energy Market Operator[en]. April 2018. Архів оригіналу (PDF) за 29 вересня 2018. Процитовано 29 вересня 2018.
  53. Martin Lamonica (20 березня 2013). Flow batteries could back up grid of the future. New Scientist. 217 (2909): 22. Bibcode:2013NewSc.217...22L. doi:10.1016/S0262-4079(13)60735-6. Архів оригіналу за 6 травня 2015.
  54. Gridtential Goes After Energy Storage With Improved Lead–Acid Batteries. greentechmedia.com. 2013. Архів оригіналу за 20 березня 2013.
  55. BBC News – New electric car scheme for California. bbc.co.uk. 19 лютого 2010. Архів оригіналу за 20 лютого 2010.
  56. а б в г Eberle, Ulrich; von Helmolt, Rittmar (14 May 2010). Sustainable transportation based on electric vehicle concepts: a brief overview. Royal Society of Chemistry. Архів оригіналу за 21 October 2013. Процитовано 8 червня 2010.
  57. Charge a battery in just six minutes. Архів оригіналу за 15 жовтня 2008.
  58. Toshiba : Press Releases 29 March 2005. toshiba.co.jp. Архів оригіналу за 30 грудня 2016.
  59. Woody, Todd. «PG&E's Battery Power Plans Could Jump Start Electric Car Market.» [Архівовано 8 лютого 2008 у Wayback Machine.] (Blog). Green Wombat, 2007-06-12. Retrieved on 2007-08-19
  60. Planet Ark Environmental Foundation. E.on UK Plans Giant Battery to Store Wind Power. Positive Environment News. Архів оригіналу за 18 вересня 2007.
  61. V2G found to improve the lifetime of electric vehicle batteries. Clean Energy News. Архів оригіналу за 28 березня 2018. Процитовано 5 травня 2018.
  62. Kelly-Detwiler, Peter (18 березня 2014). The Afterlife For Electric Vehicle Batteries: A Future Source of Energy Storage?. Forbes. Архів оригіналу за 5 грудня 2021. Процитовано 5 грудня 2021.
  63. Garthwaite, Josie (12 листопада 2012). Second Life for Old Electric-Car Batteries: Guardians of the Electric Grid. National Geographic. Архів оригіналу за 13 квітня 2019. Процитовано 5 грудня 2021.
  64. Energy Storage Plant in Europe announced in Midlands. Department of Business, Enterprise and Innovation. 26 березня 2015. Архів First Hybrid-Flywheel оригіналу за 28 листопада 2016. Процитовано 28 січня 2020.
  65. New energy storage plant could 'revolutionise' renewable sector. The Guardian. Архів оригіналу за 4 грудня 2016.
  66. Joint European Torus facility – Flywheel details. Архів оригіналу за 1 лютого 2014. Процитовано 18 січня 2014.
  67. David Hamilton (8 січня 2010). Terremark Installs Space-Saving Flywheel UPS in New Data Center. Web Host Industry Review. Архів оригіналу за 28 квітня 2010. Процитовано 16 листопада 2010.
  68. EDA – Electricidade dos Açores. Архів оригіналу за 28 листопада 2007.
  69. Coral Bay PowerStore Flywheel Project. DOE Global Energy Storage Database. Архів оригіналу за 26 серпня 2017. Процитовано 26 серпня 2017.,
  70. а б в Eberle, Ulrich; Mueller, Bernd; von Helmolt, Rittmar (15 липня 2012). Fuel cell electric vehicles and hydrogen infrastructure: status 2012. Royal Society of Chemistry. Архів оригіналу за 9 лютого 2014. Процитовано 8 січня 2013.
  71. а б Anscombe, Nadya (4 червня 2012). Energy storage: Could hydrogen be the answer?. Solar Novus Today. Архів оригіналу за 19 серпня 2013. Процитовано 3 листопада 2012.
  72. Conversion of the UK gas system to transport hydrogen. Архів оригіналу за 16 травня 2016.
  73. Oprisan, Morel (April 2007). Introduction of Hydrogen Technologies to Ramea Island (PDF). IEA Wind – KWEA Joint Workshop. Архів оригіналу (PDF) за 30 липня 2016. Процитовано 2 лютого 2017.
  74. Olaf Kruck; Fritz Crotogino (14 серпня 2013). Benchmarking of selected storage options (PDF). HyUnder. Архів оригіналу (PDF) за 9 грудня 2021. Процитовано 9 грудня 2021.
  75. Reinhold Wurster; Werner Zittel. Hydrogen Energy. HyWeb – The LBST Information Portal on Hydrogen and Fuel Cells. Архів оригіналу за 2 січня 2004.
  76. Why storing large scale intermittent renewable energies with hydrogen?. HyUnder. Архів оригіналу за 11 листопада 2013.
  77. Storing renewable energy: Is hydrogen a viable solution? (PDF).{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url (посилання)
  78. Preparing for the Hydrogen Economy by Using the Existing Natural Gas System as a Catalyst (PDF). Naturalhy. October 2009. Архів оригіналу (PDF) за 18 січня 2012.
  79. Lan, Rong; Tao, Shanwen (5 травня 2018). Ammonia as a Suitable Fuel for Fuel Cells. Frontiers in Energy Research. 2. doi:10.3389/fenrg.2014.00035.
  80. Service, Robert F. (12 липня 2018). Ammonia—a renewable fuel made from sun, air, and water—could power the globe without carbon. Science | AAAS (англ.). Архів оригіналу за 27 серпня 2021. Процитовано 15 квітня 2021.
  81. International Energy Statistics. Архів оригіналу за 3 жовтня 2011.
  82. Rastler та ін. (2010). Electric Energy Storage Technology Options: A White Paper Primer on Applications, Costs, and Benefits. EPRI. Архів оригіналу ((Free download)) за 17 серпня 2011. Процитовано 30 вересня 2011.
  83. Pumped Hydro (PH). Electricity Storage Association. Архів оригіналу за 15 березня 2013. Процитовано 26 березня 2013.
  84. Pumped Hydroelectric Energy Storage. Imperial College London. Архів оригіналу за 29 жовтня 2007.
  85. а б First Hydro Dinorwig Power Station. Архів оригіналу за 12 травня 2016.
  86. CIA – The World Factbook – China. Архів оригіналу за 13 серпня 2008.
  87. «Шахтні ГАЕС і шляхи підвищення ефективності їх роботи» // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування (2013)
  88. монографія «Энергоэффективность работы главного водоотлива угольной шахты» (Національний горний університет,2016)
  89. Архівована копія. Архів оригіналу за 14 травня 2021. Процитовано 14 лютого 2022.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  90. Архівована копія. Архів оригіналу за 10 червня 2022. Процитовано 30 червня 2022.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  91. How UK's disused mine shafts could be used to store renewable energy. The Guardian. 21 жовтня 2019. Архів оригіналу за 12 грудня 2021. Процитовано 12 грудня 2021.
  92. Gourley, Perry (31 серпня 2020). Edinburgh firm behind incredible gravity energy storage project hails milestone. www.edinburghnews.scotsman.com (англ.). Архів оригіналу за 2 вересня 2020. Процитовано 1 вересня 2020.
  93. Akshat Rathi (18 серпня 2018). Stacking concrete blocks is a surprisingly efficient way to store energy. Quartz. Архів оригіналу за 3 грудня 2020. Процитовано 12 грудня 2021.
  94. Massey, Nathanael and ClimateWire. Energy Storage Hits the Rails Out West: In California and Nevada, projects store electricity in the form of heavy rail cars pulled up a hill [Архівовано 30 квітня 2014 у Wayback Machine.], ScientificAmerican.com website, 25 March 2014. Retrieved 28 March 2014.
  95. а б Hydroelectric Power (PDF). United States Bureau of Reclamation[en]. Архів оригіналу (PDF) за 21 жовтня 2008. Процитовано 13 жовтня 2008.
  96. SCPPA Hoover Project Page. Southern California Public Power Authority. Архів оригіналу за 27 вересня 2008. Процитовано 13 жовтня 2008.
  97. Rethinking our Water Ways - 5.3 Water Use Plans. www.rethinkingwater.ca. Архів оригіналу за 5 жовтня 2017. Процитовано 5 травня 2018.
  98. Advantages of Using Molten Salt [Архівовано 5 червня 2011 у Wayback Machine.] Tom Mancini, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM Accessed December 2007
  99. Lee, Zachary E.; Sun, Qingxuan; Ma, Zhao; Wang, Jiangfeng; MacDonald, Jason S.; Zhang, K. Max (Feb 2020). Providing Grid Services With Heat Pumps: A Review. Journal of Engineering for Sustainable Buildings and Cities. 1 (1). doi:10.1115/1.4045819. Архів оригіналу за 12 грудня 2021. Процитовано 12 грудня 2021.
  100. Isentropic's PHES Technology. Архів оригіналу за 10 жовтня 2014.
  101. Dumont, Olivier; Frate, Guido Francesco; Pillai, Aditya; Lecompte, Steven; De paepe, Michel; Lemort, Vincent (2020). Carnot battery technology: A state-of-the-art review. Journal of Energy Storage. 32: 101756. doi:10.1016/j.est.2020.101756. ISSN 2352-152X.
  102. Some energy storage already cost competitive, new valuation study shows. Utility Dive. 24 листопада 2015. Архів оригіналу за 18 жовтня 2016. Процитовано 15 жовтня 2016.
  103. Lazard's Levelized Cost of Storage Analysis (PDF). Архів (PDF) оригіналу за 2 лютого 2017. Процитовано 2 лютого 2017.
  104. Lai, Chun Sing; McCulloch, Malcolm D. (March 2017). Levelized cost of electricity for solar photovoltaic and electrical energy storage. Applied Energy. 190: 191—203. doi:10.1016/j.apenergy.2016.12.153. Архів оригіналу за 14 грудня 2021. Процитовано 14 грудня 2021.
  105. Chip Register (13 січня 2015). The Battery Revolution: A Technology Disruption, Economics and Grid Level Application Discussion with Eos Energy Storage. Forbes. Архів оригіналу за 11 листопада 2016.
  106. Eos Energy Storage – Technology and Products. eosenergystorage.com. Архів оригіналу за 6 лютого 2014.
  107. Levelized Cost of Energy and of Storage. Архів оригіналу за 20 лютого 2021. Процитовано 14 грудня 2021.
  108. Lai, Chun Sing; Jia, Youwei; Xu, Zhao; Lai, Loi Lei; Li, Xuecong; Cao, Jun; McCulloch, Malcolm D. (December 2017). Levelized cost of electricity for photovoltaic/biogas power plant hybrid system with electrical energy storage degradation costs. Energy Conversion and Management. 153: 34—47. doi:10.1016/j.enconman.2017.09.076. Архів оригіналу за 14 грудня 2021. Процитовано 14 грудня 2021.
  109. Energy Information Administration / Annual Energy Review 2006 [Архівовано 25 червня 2008 у Wayback Machine.], Table 8.2a
  110. Projects. DOE Global Energy Storage Database. Архів оригіналу за 15 листопада 2014. Процитовано 13 листопада 2013.
  111. BBC News – Christmas Television – The great TV ratings war. bbc.co.uk. Архів оригіналу за 12 січня 2009.
  112. Bradley, David (6 лютого 2004). A Great Potential: The Great Lakes as a Regional Renewable Energy Source (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 25 березня 2009. Процитовано 4 жовтня 2008.