Na shafe sa'o'i da yawa da yawa ina karanta farar takarda da takaddun takamaiman game da sumakamashi ajiya. Kuma ga abin da na gano: gabaɗayan yanayin yanayin ya fi muni kuma ya fi ban sha'awa fiye da yawancin labaran da ke sa shi sauti.
Kowa yayi magana game da batura. Suna isa ko'ina yanzu{1}. Amma ajiyar makamashi? Wannan ita ce zance mafi girma. Muna magana ne game da komai daga manyan tafkunan ruwa da ke zaune a kan tsaunin tudu zuwa juzu'i na ƙarfe a cikin ɗakuna. Wasu daga cikin waɗannan fasahohin sun kasance tun daga manyan kakanninku - suna yara. Wasu suna kasancewa galibi a cikin labs da gabatarwar PowerPoint.
Bari in bi da ku ta cikin abin da ke zahiri a can.
Tsohon Dokin Aiki Babu Wanda Yayi Magana Akan
Ma'ajiyar ruwa ta zube. Sauti mai ban sha'awa, daidai? Tafkuna biyu a hawa daban-daban, wasu injin turbines, ruwa yana gudana sama da ƙasa. Ilimin lissafi mai sauƙi.
Amma ga abin da -wannan fasaha na "mai ban sha'awa" ke sarrafa kusan kashi 95% na duk ma'aunin ma'auni{2}}aramin makamashi a duk duniya. Kashi casa'in - kashi biyar. Lokacin da mutane ke yin muhawara game da sunadarai na baturi kuma suna jayayya game da lithium da sodium, famfo hydro kawai yana yin aikinsa a bango.
Ma'anar kusan abu ne mai sauƙi abin kunya. Lokacin da wutar lantarki ke da arha (yawanci da daddare, ko kuma lokacin da rana ta yi zafi kuma hasken rana ya yi ƙuruciya), za ka zuga ruwa a cikin tafki. Lokacin da farashin ya yi tashin gwauron zabi ko buƙatun, kuna barin wannan ruwan ya yi sauri ya koma ƙasa ta cikin injina. Ƙarfin aiki yana ɗaukar kusan 70{5}}85%, wanda ba cikakke ba ne, amma ƙarfin ajiya yana da yawa. Muna magana ne game da wuraren da za su iya adana gigawatt na awoyi{7} na makamashi. Ba megawatt ba{9}}awa. awanni Gigawatt{11}. Gwada yin hakan tare da lithium-ion.
Tabbas, akwai kama. Kuna buƙatar labarin ƙasa. Kuna buƙatar tafkuna biyu. Kuna buƙatar bambancin tsayi daidai. Ba za ku iya ainihin gina ɗaya daga cikin waɗannan a Kansas ba. Izinin muhalli kaɗai yana ɗaukar shekaru. Kuma farashi na gaba? Ilimin taurari. Amma da zarar an gina su, waɗannan tsire-tsire suna ɗaukar shekaru 50, 60, wani lokacin kuma shekaru 80. Cibiyar Bath County a Virginia tana aiki tun 1985 kuma ba ta nuna alamun tsayawa ba.
Matsanancin iska: Hanyar karkashin kasa
Ma'ajiyar makamashin iskar da aka matsa (CAES) an fitar da wani ɗan uwan na ruwa. Maimakon motsa ruwa, kuna matse iska zuwa cikin kogon ƙasa{1}}allolin gishiri, gurɓataccen filayen iskar gas, magudanan ruwa, duk wani nau'in yanayin ƙasa.
A lokacin da ake kashewa{0}}wararrun sa'o'i, na'urorin damfara na lantarki suna tura iska zuwa cikin waɗannan wuraren da ke ƙarƙashin ƙasa a matsi wanda zai sa kunnuwanka su buɗa kawai tunaninsu. Lokacin da kuke buƙatar wuta, iskar da aka matsa tana fitowa, ta yi zafi (yawanci tare da iskar gas, wanda ba - haka- ɓangaren kore), kuma yana tafiya ta cikin injin turbin.
Akwai tsire-tsire na CAES na kasuwanci guda biyu da ke aiki a yanzu. Biyu. Ɗaya daga cikin Jamus wanda ke gudana tun 1978, kuma ɗaya a Alabama daga 1991. Fasaha tana aiki, a fili. Amma abubuwan da ake buƙata na ƙasa suna da tsauri, kuma tattalin arziƙin ba su daidaita ba a wurare da yawa. Har yanzu, masu bincike suna ci gaba da aiki akan sifofin ci-gaba{6}}adiabatic da ke kamawa da sake amfani da zafi daga matsawa, suna kawar da buƙatar iskar gas. Waɗannan suna wanzu galibi a cikin ayyukan matukin jirgi a yanzu.
Flywheels: Tsabtataccen Injiniyanci
Zan yarda cewa - ƙafafun tashi ne na fi so. Akwai wani abu mai kyau game da adana makamashi azaman motsi na juyawa.
Tsarin gardama da gaske babban na'ura mai juyi mai juyi ne wanda ke jujjuyawa a cikin ɗaki, wanda aka rataye shi da igiyoyin maganadisu don rage gogayya. Lokacin da wutar lantarki ta wuce kima, motoci suna jujjuya tagar tashi da sauri. Lokacin da kuke buƙatar dawo da wutar lantarki, yawan juzu'in yana motsa janareta. Ilimin kimiyyar lissafi tsafta ne, mai hankali.
Flywheels sun yi fice a abubuwan da batira suka ƙi: saurin caji{0}zazzage zagayowar, miliyoyin zagayawa a tsawon rayuwarsu, lokutan amsa nan take ana auna su cikin milli seconds. Sun dace da ƙa'idodin mitar - waɗancan ƙanana, gyare-gyare akai-akai na grid ɗin yana buƙatar tsayawa tsayin daka a daidai 60 Hz (ko 50 Hz, ya danganta da inda kuke zaune).
Abin da ba su da kyau a ciki? Ajiye makamashi na dogon lokaci. Ko da tare da mafi kyawun ƙarfin maganadisu da kusa{1} ƙwararrun injina, ƙafafun tashi da saukar ungulu suna rasa kuzari zuwa gogayya a kan lokaci. Ka bar zama ɗaya na yini ɗaya kuma ka yi asarar wani mahimmin gunkin kuzarin da aka adana. Bar shi har tsawon mako guda kuma, da kyau, kada ku damu.
Don haka ƙwanƙwasa ƙwanƙwasa sun mamaye takamaiman alkuki: gajeriyar{0}}lokaci, manyan aikace-aikacen wuta{1}. Cibiyoyin bayanai suna amfani da su azaman wutar lantarki a cikin 'yan daƙiƙa guda suna ɗaukar janareta na diesel kafin su shiga ciki. Wasu hanyoyin zirga-zirga suna dawo da makamashin birki a cikin ƙafafun tashi da saukar da shi zuwa layin dogo na uku cikin daƙiƙa guda. NASA ta yi wasa da su don yin jiragen sama.
Baturi: Rukunin Kowa Yana Kulawa Da Gaskiya
To, bari mu yi magana batura. Zaɓuɓɓukan electrochemical sun fashe a cikin 'yan shekarun nan, kuma gaskiya yana samun rudani.
Lithium {0} ionya mamaye tattaunawar saboda kyawawan dalilai. Babban ƙarfin kuzari yana nufin ƙarin ajiya a ƙasan sarari. Kyakkyawan yanayin zagayowar, musamman tare da sabbin sunadarai. Farashin ya yi ƙasa kamar, ya ragu da kashi 90 cikin ɗari tun daga shekarar 2010. Wayarka, kwamfutar tafi-da-gidanka, motocin lantarki, da haɓaka, ma'ajiyar grid duk suna gudana akan nau'ikan lithium{7} ion.
Amma "lithium{0}}ion" ba abu ɗaya bane. Iyali ne. Lithium iron phosphate (LFP) yana sadaukar da wasu ƙarfin kuzari don ingantacciyar aminci da tsawon rai -ba cobalt, wanda ke da mahimmanci duka ta ɗabi'a da tattalin arziki. Masana'antun Sinawa sun shiga cikin LFP gaba ɗaya{5}, kuma yanzu yana ɗaukar nauyi. A halin yanzu, nickel -manganese-cobalt (NMC) yana ɗaukar ƙarin kuzari a kowace kilogiram, wanda ke da mahimmanci lokacin da kuke ƙoƙarin ba da motar lantarki mai kyau.
Gefen duhun lithium{0}ion? Guduwar thermal. Waɗannan batura za su iya kama wuta cikin yanayi mai ban sha'awa idan sun lalace, sun yi yawa, ko kuma kawai aka yi rashin sa'a. Kerawa yana da ƙarfi{3}} Sarƙoƙi na lithium da cobalt suna da nasu kayan ɗabi'a. Kuma yayin da sake amfani da ababen more rayuwa ke inganta, yawancin batura da aka kashe har yanzu suna ƙarewa a wuraren da ake zubar da ƙasa.
Batura masu gudanadauki wata hanya ta daban. Maimakon adana makamashi a cikin na'urorin lantarki masu ƙarfi, suna amfani da ruwa electrolytes a cikin tankuna na waje. Kuna son ƙarin ƙarfin kuzari? Kawai samun manyan tankuna. Ƙarfi da makamashi suna raguwa, wanda ke canza dukan falsafar zane.
Vanadium redox batura masu gudana (VRFBs) sune mafi girma sigar. Suna dawwama a zahiri har abada{1}} muna magana da keken keke 15,000 zuwa 20,000, watakila ƙari. Babu lalacewa daga zurfafawa. Electrolyte ba ya ƙarewa; yana jujjuyawa baya da baya ta cikin tarin tantanin halitta. Shekara ashirin -cikin shekaru biyar, zaku iya zubar da wutar lantarki, jigilar shi zuwa wani wuri, kuma ku ci gaba da amfani da shi.
Amma batura masu gudana suna da girma. Ƙarƙashin ƙarfin kuzari yana nufin ba su da ma'ana ga abubuwan hawa ko aikace-aikacen šaukuwa. Vanadium shima bashi da arha. Don grid - ma'auni na ma'auni inda sawun ba ya da mahimmanci kuma tsawon rai yayi? Suna ƙara jan hankali.
Gubar{0}Acidshine ainihin baturi mai caji, wanda baya canzawa tun 1859. Motarku tana farawa da ɗaya. Suna da arha, da kyau -ana fahimta, kuma ana iya sake yin amfani da su kashi 98%. Amma sake zagayowar rayuwa matsakaiciya ce, ƙarfin kuzari ba shi da kyau, kuma suna da nauyi. Don aikace-aikacen grid, an maye gurbinsu da yawa, amma har yanzu suna mamaye tsarin wutar lantarki inda farashi ya fi komai.
Sodium - ionshine sabon shigowa yana samun kulawa sosai. Sodium yana ko'ina{1}a zahiri a cikin ruwan teku{2} don haka abubuwan da suka shafi samar da kayayyaki suna ɓacewa. Tsarin ƙera na iya sake amfani da kayan aikin masana'anta na lithium{4}. Aiki bai cika matakin lithium ba tukuna, amma yana rufe gibin cikin sauri. CATL ta fara samar da yawan jama'a a cikin 2023. A cikin shekaru biyar, sodium{9}} ion zai iya fitar da babban kaso na kasuwa don ajiyar wuri.
Ya kamata in ambatanickel{0}cadmium(har yanzu ana amfani dashi a wasu aikace-aikacen masana'antu, kodayake cadmium mai guba ne kuma EU ta taƙaita shi),nickel{0}} karfe hydride(tuna da Prius kafin ya tafi lithium?), Kumasodium{0} sulfur(tsarin zafi mai girma{0}} wanda kamfanonin Japan suka matsawa tuƙuru a cikin 2000s). Amma a wannan lokacin na jera abubuwa ne kawai don lissafta su. Gaskiyar aiki ita ce lithium{4} ion da batura masu gudana sune inda aikin yake, tare da sodium{5}} yana fitowa da sauri.
Ma'ajiyar zafi: Zafi azaman Baturi
Ga nau'in da ba ya samun isasshen hankali: adana makamashi azaman zafi (ko sanyi).
Narkakken gishirin ajiyashine yadda masana'antar sarrafa hasken rana ke aiki da daddare. Madubai suna mayar da hankali kan hasken rana a kan hasumiya, suna dumama narkakken gishiri zuwa digiri 500-600. Wannan gishirin yana adanawa a cikin tankunan da aka keɓe, kuma lokacin da kuke buƙatar wutar lantarki, kuna amfani da shi don yin tururi da sarrafa injin injin. Kamfanin Gemasolar da ke Spain na iya samar da wuta na tsawon sa'o'i 15 bayan faduwar rana. Crescent Dunes a Nevada yana riƙe da isasshen zafi na awanni 10 na tsara.
Abu mai sanyi game da narkakken gishiri shine cewa adana zafi yana da arha. Hanya mai rahusa akan kowace kWh fiye da batura. Abun da ba shi da kyau shi ne zagaye{3}}arfin tafiya{4}}ka yi asara da yawa a jujjuyawar zafi zuwa wutar lantarki da dawowa.
Adana kankarashine yanayin zafi daidai da lokacin canzawa. Gine-gine na kasuwanci suna daskare ruwa a cikin dare lokacin da farashin wutar lantarki ya yi ƙasa, sannan a yi amfani da wannan ƙanƙara don samar da kwandishan a cikin sa'o'i mafi girma na rana. Ba kyawawa bane, amma yana aiki. Disney World yana amfani da shi. Yawancin gine-ginen ofis a cikin yanayin zafi suna amfani da shi. Kuna amfani da ƙanƙara a matsayin baturi don buƙatar sanyaya.
Akwai kuma sabbin dabaru:Carnot baturiwanda ke adana wutar lantarki a matsayin zafi kuma yana mayar da ita ta hanyar amfani da injin zafi, tankunan ruwan zafi wanda lokacin{0} yana canza dumama wutar lantarki, ma'ajin zafi na yanayi na kowane yanki. The thermal sararin samaniya yana da ban mamaki zurfi.
Hydrogen: The Wildcard
Ajiye makamashin hydrogen yana da masu ba da shawara da masu kakkausar suka, kuma a gaskiya, duka biyun suna da ingantattun maki.
Roko mai sauƙi ne: yi amfani da ƙarin wutar lantarki mai sabuntawa don raba ruwa zuwa hydrogen da oxygen (electrolysis). Ajiye hydrogen. Lokacin da kuke buƙatar wuta, kunna shi ta cikin tantanin mai ko ƙone shi a cikin injin turbin. Hydrogen na iya adana adadin kuzari na tsawon lokaci mai tsawo{3}}makonni, watanni, har ma da yanayi.
Sukar yana da sauƙi daidai: zagaye - ingantaccen tafiya yana da muni. Kuna rasa 30% a cikin electrolysis. Kuna rasa ƙarin a cikin matsawa ko shayarwa. Kuna rasa ƙarin juyawa zuwa wutar lantarki. Ƙare -zuwa{7}}ƙarshe, za ku iya samun kashi 30{11}}40% na ƙarfin ku na asali baya. Kwatanta hakan zuwa 85-90% na lithium-ion.
To, yaushe ne hydrogen ke yin hankali? Lokacin da kuke buƙatar adana ɗimbin ƙarfi na gaske na dogon lokaci. Lokacin da kuke lalata hanyoyin masana'antu waɗanda ke buƙatar zafi mai zafi. Lokacin da kuke buƙatar mai ɗaukar makamashi wanda za'a iya jigilar kaya mai nisa. Lokacin da wasu zaɓuɓɓukan a zahiri ba za su iya yin aikin ba.
Jamus ta yi caca sosai akan hydrogen. Haka kuma Japan. Ostiraliya tana gina kayan aikin fitarwa don jigilar hydrogen kore zuwa Asiya. Ko wannan fare ya biya ya dogara da farashin da ke saukowa da sauri fiye da inganta batura{3}} kuma batura suna haɓaka cikin sauri.
Ultra{0}}Gajeren{1}Kayan Tsawon Lokaci
Super capacitorsadana makamashi na lantarki maimakon electrochemically. Za su iya caji da fitarwa kusan nan take, sarrafa miliyoyin keken keke, kuma suna ba da ƙarfin ƙarfi na ban dariya. Abin da ba za su iya yi ba shine adana makamashi da yawa. Babban bankin super capacitor girman kwandon jigilar kaya zai iya adana abin da fakitin baturi mai girman akwati ya riƙe.
Wurin da suke da dadi shine ultra{0}} gajeriyar fashe: sabunta birki a cikin tsarin wucewa, sauƙaƙe isar da wutar lantarki a cikin abubuwan sabuntawa, samar da wannan tsaga{1}} na biyu na ƙarfin da UPS ke buƙata kafin batura su ɗauka.
Superconducting Magnetic makamashi ajiya(SMES) ya ma fi ban mamaki. Ajiye makamashi a cikin filin maganadisu da aka ƙirƙira ta hanyar manyan coils masu sanyaya zuwa yanayin zafi na cryogenic. Kusa -amsar kai tsaye, babu ƙasƙanci, rayuwa mara iyaka. Amma farashi da sarƙaƙƙiyar kiyaye yanayin zafi mai ƙarfi sun sa SMES a cikin aikace-aikacen ƙima{4}}yawancin ingancin wutar lantarki don masana'anta na semiconductor da sauran wurare inda ko da ƙarancin wutar lantarki na ɗan lokaci ya kashe miliyoyin.
Ma'ajiyar nauyi: Sabuwar Tsohuwar Idea
Wani nau'i ɗaya da ya kamata a ambata: na'urorin nauyi{0}} waɗanda ba su da ruwa.
Energy Vaultyana gina tsarin crane wanda ke tarawa da kwance manyan tubalan kankare. Ɗaga tubalan lokacin da makamashi ke da arha, rage su ta hanyar janareta lokacin da kuke buƙatar wuta. Ana zuba ruwa ba tare da ruwa ba, da gaske.
Wasu kamfanoni suna binciko ma'adinan da aka yi watsi da su{0}}ananan ma'aunin nauyi a ƙasa, a ɗaga su sama. Ko manufa - ginanniyar hasumiya. Ko ma ra'ayoyin da suka haɗa da motocin dogo masu lodin duwatsu a kan hanyoyi masu niyya.
Har yanzu dai alkalai na kan ko wadannan za su iya yin takara ta fuskar tattalin arziki. Yawan kuzarin ma'ajiyar nauyi ya yi ƙasa sosai{1}}kana buƙatar girma da tsayi mai yawa don adana kuzari mai ma'ana. Amma masu fafutuka suna jayayya cewa yin amfani da kayayyaki masu arha (concrete, tsakuwa) da injiniyoyi masu sauƙi na iya doke batura akan farashi na dogon lokaci{3}} aikace-aikace.
To Me Ainihin Mahimmanci?
Idan kun karanta wannan zuwa yanzu, kuna iya yin mamaki: wace fasaha ce ta yi nasara?
Tambaya mara kyau.
Adana makamashi ba shine mai nasara ba{0}} ɗauka{1}}duk kasuwa. Fasaha daban-daban sun dace da niches daban-daban dangane da tsawon lokaci, lokacin amsawa, wuri, tsarin farashi, da aikace-aikace.
Kuna buƙatar ƙa'idar mitar a cikin millise seconds? Takalma ko batura. Kuna buƙatar madadin awanni huɗu don shukar hasken rana? Lithium{1} ion ko batura masu gudana. Kuna buƙatar canza ragi mai sabuntawa na yanayi? Kila hydrogen, ko famfo hydro idan yanayin kasa ya ba da izini. Kuna buƙatar kwantar da gini yayin buƙata mafi girma? Adana kankara.
Girgin na gaba ba zai gudana akan fasahar ajiya guda ɗaya ba. Zai shimfida fasahar fasaha da yawa{1}}masu iya aiki don amsa nan take, batura na mintuna zuwa sa'o'i, ruwan ruwa don yin keke na yau da kullun, hydrogen ko thermal na tsawon lokaci. Kowane ramin a cikin bakan na tsawon lokaci za a iya cika shi ta kowace fasaha da ke ba da mafi kyawun tattalin arziƙi don takamaiman aikace-aikacen.
Abin ban sha'awa shine cewa farashin yana faɗuwa a kusan dukkanin waɗannan nau'ikan. Kudin batirin lithium{1}ion ya taso. Masu amfani da lantarki suna bin tsarin koyo iri ɗaya. Samar da batir mai gudana yana ƙaruwa. Ko da ruwan famfo na ruwa yana ganin sabbin abubuwa tare da rufaffiyar tsarin madauki da tafkunan karkashin kasa.
Shekaru goma da suka wuce, babu ɗayan waɗannan da ya yi kama da tattalin arziki a sikelin. Yanzu? Adana shine mafi sauri{1}bangaren makamashi.