Распределенная генерация энергии и доставка ее потребителям Линия электропередачи. Code404. Pixabay

Основными альтернативными источниками за последние 20 лет стали энергия ветра и солнца. Они отличаются от обычных электростанций тем, что лишены необходимости централизации для выработки электроэнергии и доставки ее потребителю

В 1879 году Томас Эдисон оформил патент на электрическую лампочку. Несколько лет спустя была создана первая централизованная электростанция, но территория ее покрытия была ограничена потерями электроэнергии в проводах. В 1896 году Никола Тесла изобрел переменный ток, который позволил значительно уменьшить энергопотери и транспортировать электричество на гораздо большие расстояния.

С этого момента появилась возможность генерировать энергию крупными электростанциями, удовлетворяя потребности множества потребителей. Поскольку средства производства электроэнергии в то время были ограничены, то создание в будущем крупных энергетических объектов, которые могли бы обслуживать целые города, было эффективным и действенным решением.

В течение следующего столетия эта энергетические системы укрупнялись, однако существенных инновационных внедрений не происходило. Современная энергетика продолжает испытывать несколько существенных ограничений - от вредных для окружающей среды выбросов до низкой эффективности и снижения надежности.

С появлением альтернативных технологий в энергетическом секторе, таких как ветровая и солнечная электрогенерация, а также с распространением электромобилей, эта высокоцентрализованная система распределения энергии может быть преобразована в более эффективную, действенную и экологически чистую модель.

Недостатки централизованного производства электроэнергии

Централизованная энергетическая система имеет несколько категорий трудностей: проблемы, связанные со стареющей инфраструктурой, связанные с доставкой электроэнергии и эффективностью этого процесса, а также с выбросами загрязняющих веществ.

Например, в США большая часть нынешней электрической инфраструктуры была построена в 50-х и 60-х годах, и сейчас она нуждается в капитальном ремонте. Расходы на техническое обслуживание и ремонт элементов энергетических систем исчисляются сотнями миллиардов, а частые перебои электроснабжения приводят к потерям в десятки миллиардов долларов.

Наконец, наиболее известным недостатком крупных электростанций является выброс загрязняющих веществ и опасных побочных продуктов в окружающую среду. Существует несколько основных типов воздействия, которыми централизованные электростанции наносят вред окружающей среде. Во-первых, электростанции, работающие на угле, нефти и природном газе, выделяют в атмосферу загрязняющие вещества, из которых наибольший вред приносят диоксид углерода, оксид серы, оксид азота, оксид углерода, углеводороды и твердые частицы.

На электростанции приходится более 40% глобальной доли выбросов углекислого газа. А такие отходы, как зола и сточные воды, возникающие в процессе производства электроэнергии, которые содержат тяжелые металлы и сульфиды, могут участвовать в образовании кислот. Эти вещества должны быть тщательно утилизированы, поскольку они опасны.

Отходы ядерной энергетики трудно утилизировать из-за их радиоактивности. Кроме того, процессы извлечения угля, нефти, природного газа и урана способствуют дальнейшему распространению опасных загрязняющих веществ.

Альтернативные источники энергии

Основными альтернативными источниками за последние 20 лет стали энергия ветра и солнца. Они отличаются от обычных электростанций тем, что лишены необходимости централизации для выработки электроэнергии и доставки ее потребителю. Важной стороной обеих этих технологий является то, что они начинают достигать уровня традиционных энергосистем, что является точкой, когда альтернативная энергия начинает стоить столько же, сколько и энергия от обычной электростанции.

Некоторые европейские страны и несколько штатов США уже достигли энергетического паритета альтернативных с традиционными источниками энергии. Одним из величайших преимуществ новых источников является то, что они не производят вредных выбросов: воздействие на окружающую среду ограничивается изготовлением и установкой электрогенераторов, а также вопросами землепользования.

Распределительные решения альтернативной энергетики

Распределительные энергетические решения не подчиняются единым стандартам и могут принимать различные формы - от персональных фотоэлектрических установок на крыше до гигантских ветротурбинных ферм. Эта модульность делает сеть более надежной благодаря своей гибкости.

Одним из нововведений, делающих энергосеть более гибкой, является технология, которая позволяет потребителям обмениваться фотоэлектрической или получаемой из любого другого источника энергией через сеть друг с другом. Эта технология может обеспечить простой, безопасный, надежный и прозрачный способ управления двусторонними потоками электроэнергии по интеллектуальной сети.

Существенной проблемой с солнечной и ветровой энергией является их изменчивость. В часы пиковой производительности генерация энергии может быть избыточной. Существующая электрическая сеть не обладает достаточной способностью ее накапливать, что приводит к сокращению производства энергии из возобновляемых источников.

Сокращение - это потеря энергии, которая происходит, когда производимое электричество из таких источников, как ветер или солнечное излучение, не может быть использовано и, следовательно, теряется. Возможное решение проблемы может исходить от электромобилей.

Каждое электрическое транспортное средство должно иметь батарею необходимого размера для хранения электрической энергии. Если электромобили подключены к сети, любая избыточная энергия может переходить к ним, а когда общее потребление электроэнергии велико, электромобили могут удовлетворять пиковую нагрузку электросети.

Для электростанций, работающих на ископаемом топливе, это будет способствовать более равномерному потреблению энергии в течение дня, и это уменьшит количество систем генерации, которые используются только во время пиковых нагрузок, что дорого и неэффективно, так как они в большинстве случаев простаивают.

Заключение

Модульные системы распределения энергии способны обновить электросеть, сделать ее более надежной и гибкой. Новые технологии распределения энергии предлагают более высокую эффективность энергоснабжения и снижение вредного воздействия на окружающую среду.

 

Источник: Stanford University

Комментарии

Написать комментарий

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Другие публикации по теме