В 2020 году самый большой литий-ионный аккумулятор подключён к Южнокалифорнийской энергетической сети.Он имеет мощность 250 миллионов ватт. Это достаточно для обеспечения энергией 250 тысяч домов.

Что же такое аккумулятор?

Батарейка — это устройство для хранения энергии и высвобождения её, когда необходимо. Литий-ионные аккумуляторы, которые у нас в мобильных телефонах, компьютерах и автомобилях — всего лишь один тип батареек. Энергия в них хранится в ионах лития. Для высвобождения энергии ионы отделяются от их электронов. Затем аккумулируются на другом конце батарейки, превращаясь в новые молекулы с уже меньшим уровнем энергии.

Но как же выделять энергию могут два озера?

Во-первых, одно из них расположено на 300 метров выше другого. При помощи электричества мощные насосы закачивают миллиарды литров воды из нижнего в верхнее озеро. Так энергия хранится в воде в виде дополнительной гравитационной энергии. Когда возникает большая потребность в электричестве, открываются шлюзы и хранящаяся энергия высвобождается из воды, которая низвергаясь вниз, вращает 6 гигантских турбин, вырабатывающих 3 миллиарда ватт энергии за 10 часов.

Нам потребуется всё больше гигантских батареек.

Всё потому, что сейчас для выработки достаточного количества энергии в мире выделяется громаднейший объём парниковых газов — 14 миллиардов тонн в год. И нам необходимо будет свести эту цифру к нулю. Но чистые источники энергии не могут круглосуточно вырабатывать энергию. Поэтому, если мы хотим перейти на них, нам нужно как-то хранить электричество. Это означает, что нам нужны крупномасштабные аккумуляторы, большие настолько, чтобы подпитывать энергией несколько городов.

К сожалению, ни один из упомянутых гигантских аккумуляторов не решит эту проблему. Для двух озёр потребуется определённый ландшафт и очень много земли, а чтобы возвести нечто подобное, — высокие первоначальные затраты. И пока гигантский литий-ионный аккумулятор в Калифорнии да, способен обеспечивать энергией 250 тысяч домов, но… в течение часа.

Литий-ионные батарейки идеально подходят для устройств, не потребляющих много энергии. Но для хранения огромного объёма энергии нужны огромные и тяжёлые аккумуляторы. Именно поэтому и не получили развития электрические самолёты: самый мощный электросамолёт способен за одну зарядку перевозить двух человек на расстояние примерно тысяча километров, иначе самолёт просто не взлетит из-за веса аккумуляторов. Обычный коммерческий авиалайнер способен за одну заправку преодолеть более 14 тысяч километров с 300 людьми на борту. Также на производство литий-ионных аккумуляторов требуются некоторые твёрдые металлы. Эти ресурсы ограничены, а их добыча зачастую наносит ущерб экологии.

По всему миру учёные-изобретатели бьются над непростой задачей разработки аккумулятора, который бы отвечал нашим потребностям. Многие их идеи выглядят намного более странными, чем два озера.

Одна компания строит батарейку-небоскрёб.

Когда светит солнце, кран, работающий на солнечной энергии складывает башню из блоков. А ночью под действием гравитации блоки опускаются вниз, а образующаяся при этом энергия, вращает генераторы.

Несмотря на некоторые надостатки ещё один обещающий подход включает в себя подогрев и расплавление солей. Расплавленную соль можно хранить и затем использовать для подогрева воды, когда возникнет потребность в электричестве. Образующийся в результате пар вращает турбины и вырабатывает электричество.

Ещё одна идея — бумажные био-аккумуляторы, работающие на бактериях и слюне.

При метаболизме глюкозы бактерии выделяют энергию в виде электроном, а один из видов бактерий способен выводить эти электроны за пределы клеток, таким образом замыкая сеть. И хотя такие батарейки не смогут питать город и даже дом, тем не менее от них меньше вреда и они дешевле традиционных аккумуляторов.

От больших горных озёр до микроскопических бактерий, от аккумуляторов на морской воде, для которых не нужны тяжёлые металлы, до радиоизотопных источников энергии, применяемых в космических исследованиях, мы постоянно работаем над новыми источниками питания. И возможно, где-то у всех на виду прячется неизвестная батарейка и просто ждёт своего открытия в целях построения более устойчивого будущего.

Leave a comment

Ваш адрес email не будет опубликован.