Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului [615126]

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
1
Universitatea Politehnica Bucuresti
Managementul Mediului si Dezvoltare Durabila

Sisteme de stocare a energiei
electrice produse prin generare
distribuita si impactul asupra
mediului

Masterand: [anonimizat] 2 MMB1

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
2
Introducere

Necesitatea stoc ării energiei electrice

Stocarea eficient ă a energiei devine unul dintre cele mai spectaculoase și sensibile
domenii de activitate și ini țiativ ă, dezvoltarea procedeelor, echipamentelor și tehnologiilor de
conversie și stocare fiind o condi ție exclusiv ă pentru utilizarea competitiv ă a tuturor surselor
reînnoibile de energie (solar ă, eolian ă, maree etc.).
Necesitatea conceperii și realiz ării unor noi sisteme performante pentru „stocarea
energiei” este impus ă de discrepan ța evident ă dintre momentul și locul producerii energiei și
momentul și locul consum ării acesteia.
Fluctua țiile de consum pot fi: diurne, s ăpt ămânale, sezoniere
Dup ă cum se știe, fluctua țiile diurne prezint ă amplitudini mari, cererea din orele mici ale
dimine ții situându-se la cca. 1/3 din cea care corespunde perioadei de vârf.
În ță rile în care înc ălzirea electric ă este larg r ăspândit ă,solicitarea centralelor electrice în
timpul iernii este de dou ă ori mai mare decât vara, iar în ță ri cu clima torid ă, unde climatizarea
este utilizat ă frecvent, vârful de consum înregistrat vara este maxim în cursul unui an.
Este evident c ă func ționarea centralelor electrice la capacitate mare și constant ă depinde
de cuplarea acestora la sisteme de stocare.
Dezvoltarea energeticii solare este puternic influen țat ă de perfec ționarea sistemelor de
stocare, folosirea eficient ă a energiei captate depinzând de evolu ția sistemelor de stocare diurn ă.
De altfel, în general, atragerea în circuitul economic compe titiv a surselor alternative de
energie este în func ție de costul și fiabilitatea tehnologiilor de stocare.
Tehnologiile și echipamentele de stocare a energiei, folosind par țial sau integral procese
electrochimice, pot fi împ ărțite în:
– tehnologii și echipamente pentru stocare de scurt ă durat ă și cu capacit ăți mici (sub 0,5 Wh);
– tehnologii și echipamente pentru stocare medie (12-60 ore) și cu capacit ăți pân ă la câteva sute
de MWh;
– tehnologii și echipamente pentru stocare de lung ă durat ă (10-300 zile) și cu capacit ăți mai mari
decât 1000 MWh.

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
3

Sisteme de stocare a energiei

1.1 Consideratii generale privind stocarea energiei
Stocarea energiei este o metoda prin care energia poate f i utilizata atunci cand este
nevoie.
Toate formele de energie pot fi energie poten țial ă, chimica sau de energie gravita țional ă:
– un ceas clasic inmagazineaza energie poten țial ă (în acest caz mecanic, într-un arc tensionabil),
– o baterie stocheaz ă u șor energia chimica convertibila in energie electrica pentru a men ține un
cip de ceas într-un computer care functioneaza chiar atunci când computerul este oprit,
– un baraj hidroelectric stocheaza energia ca de energie poten țial ă gravita țional ă
Stocarea energiei a devenit un factor dominant în dezvoltarea econom ic ă, odata cu
introducerea pe scar ă larg ă a energiei electrice și a combustibililor chimici rafinati, cum ar fi
benzina, kerosenul si gazul natural la sfâr șitul anilor 1800. Energia electric ă trebuie s ă fie
utilizata odata ce este generata. Electricitatea este tra nsmisa într-un circuit închis, precum și
pentru orice scop, în esen ță , practic nu poate fi stocata ca energie electric ă.
Consumul de energie electric ă reprezint ă valoarea total ă a energiei electrice absorbite de
la re țea de diver și beneficiari, într-un timp specificat (consum zilnic, lunar, anual etc.).
• Consumatorul final de energie este orice persoan ă fizic ă sau juridic ă, care cump ără și
consum ă energie electric ă pentru uzul propriu și eventual, pentru un alt consumator
racordat la instala țiile sale.
Din punct de vedere al modului în care efectueaz ă consumul de energie, consumatorii pot
fi:
–constan ți – asigur ă o cerere constant ă de energie într-un an (marii consumatori industriali);
–sezonieri –cererea se face în anumite perioade ale anului (iriga țiile și al ți consumatori agricoli);
–variabili – cererea de energie electric ă exist ă pe parcursul întregului an, dar este variabil ă sau
apare în perioade scurte de timp (iluminatul urban, înc ălzirea electric ă, transportul în comun).
Curba de sarcin ă este varia ția sarcinii electrice într-un timp specificat, de obicei o zi (24
ore). Sarcina electric ă reprezint ă energia necesar ă a fi alocat ă c ătre consumatorii sistemului
energetic. Consumatorii lega ți la re țea au nevoie de energie electric ă pentru a putea func ționa în
condi ții optime. Problema reprezint ă cantitatea de energie momentan ă necesar a fi produs ă
pentru a satisface în orice moment cererea. În cazul în care c antitatea de energie cerut ă de
consumatori este mai mare sau mai mic ă decât cantitatea de energie livrat ă de produc ători, în
re țea apar perturba ții de tensiune și de frecven ță , care pun în pericol func ționarea consumatorilor,
ducând la avarii grave ale acestora.
• Cantitatea de putere livrat ă (energie produs ă) trebuie s ă fie egal ă, în orice moment cu
cantitatea de putere consumat ă (energie consumat ă). Pentru a se putea realiza acest lucru,
curba de sarcin ă a fost împ ărțit ă în mai multe zone de consum (vezi fig.de mai jos):
– zon ă de baz ă – este zon ă care trebuie asigurat ă în permanen ță ; aici produc ătorii de energie sunt
centralele termoelectrice și nuclearelectrice (centrale cu flexibilitate sc ăzut ă în pornire/oprire,
care au o func ționare continu ă, de obicei cu o putere constant–CNE, CTE, centrale de
cogenerare, CTE cu grupuri de condensa ție, CHE pe firul apei);

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
4
– zona puterilor variabile -centralele au o func ționare intermitent ă (cu întreruperi) și chiar în
timpul func țion ării puterea poate fi variabil ă. Cu cât zona de încadrare se deplaseaz ă spre vârf,
cu atât se reduce durata de func ționare zilnic ă. În zona puterilor variabile avem dou ă subzone:
–zona de semivârf -func ționarea se întrerupe o singur ă dat ă;
–zona de vârf – avem dou ă întreruperi.
–Acoperirea zonei puterilor variabile de c ătre alte centrale în afar ă de CHE se poate face:
–în zona de semivârf -centrale termice în condensa ție;
–în zona de vârf -centrale cu turbine cu gaze.

1.2 Surse regenerabile de energie utilizate la baza curbei de sarcina
Multe surse de energie regenerabil ă, cum ar fi energia solar ă și eolian ă nu pot fi utilizate
pentru producerea de energie la baza curbei de sarcina deoarece acestea au variatii mari in timp
si spatiu.
Bateriile și alte tehnologii de stocare a energiei, prin urmare, devin elemente cheie pentru
orice schimbare a acestor tehnologii. Sectorul de stocare de pute re include, în general, bateriile
traditionale, dar acoper ă, de asemenea celule de hidrogen și tehnologii mecanice, cum ar fi
volantul, care sunt poten țiali înlocuitori pentru baterii. O serie de cercetari s-au efe ctuate în
domeniul nanotehnologiei ca ultra-condensatori (dispozitive electrochimice ,de energie mare, de
densitate de putere înalt ă care sunt u șor de înc ărcat și desc ărcat) și nano-materiale care ar putea
cre ște în mod semnificativ capacitatea și durata de via ță a bateriilor.

1.3 Retea de stocare a energiei
Reteaua de stocare a energiei electrice permite produc ătorilor de energie electric ă sa
transmita excesul de electricitate de pe re țeaua de transport de energie electric ă la site-uri
temporare de stocare de energie electric ă care pot deveni produc ători de energie atunci când
cererea de energie electric ă este mai mare, optimizarea produc ției de stocarea în afara orelor de
vârf de putere pentru utilizarea în timpul orele de vârf. De asem enea, utilizatorii de panouri
fotovoltaice si turbine eoliene pot evita necesitatea de a avea ac umulator prin conectarea la re țea,

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
5
care devine efectiv un acumulator gigant. Panourile fotovoltaice pot stoca energie electric ă
pentru uz noapte, și turbinele eoliene pot stocate pentru situatii de lipsa a vantului. E ste deosebit
de probabil ca energia hidroelectric ă de pompare va deveni deosebit de important ca un echilibru
de generare a energiei fotovoltaice la scar ă foarte mare.

1.4 Tehnologii de stocare a energiei

Utilizarea rezervoarelor subterane ar fi baraje mai mici a fost investigat. Minelor de sare
ar putea fi utilizate, de și dizolvarea în curs de desf ăș urare și nedorite de sare ar putea fi o
problem ă. În cazul în care acestea se dovedesc accesibile, sisteme subterane ar putea extinde
foarte mult num ărul de site-uri de stocare prin pompare. Saramur ă saturat ă este de aproximativ
20% mai dens decât apa proasp ătă.
Un nou concept de stocare în pompat este de a folosi turbine eoli ene de a conduce
vehicule pompe de apa direct, într-un efect de "barajul Energia eoli an ă de depozitare". Acest
lucru ar putea oferi un proces mai eficient și util netezi variabilitatea de energia captat ă de la
vânt.
Alte metode mai mature de stocare de re țea includ: supraconductoare de stocare a energiei
magnetice (IMM) și de aer comprimat de stocare a energiei (CAES).

Metode de stocare

a. Stocare chimic ă a energiei
Combustibili chimici au devenit forma dominant ă de stocare a energiei, atât în generarea
de energie electric ă și de transport. Combustibili chimici de uz comun sunt prelucrate de
cărbune, benzina, motorina, gaz natural, gaz petrolier lichefiat (GPL), pr opan, butan, etanol,
biodiesel și hidrogen. Toate aceste substan țe chimice sunt u șor transformate în energie mecanic ă
și apoi în energie electric ă utilizând motoare termice, care sunt utilizate pentru generarea de
energie electric ă. Combustibili lichizi de hidrocarburi sunt formele dominante de stoca re a
energiei pentru utilizarea în transport. Din p ăcate, acestea produc gaze cu efect de ser ă atunci
când este utilizat la automobile electrice, camioane, trenuri, nave și aeronave. F ără emisii de
carbon de transport de energie, cum ar fi hidrogenul și unele forme de etanol sau biodiesel, sunt
căutate în r ăspuns la preocup ările cu privire la consecin țele emisiilor de gaze cu efect de ser ă.
– Hidrogen
Hidrogenul este un operator de transport de energie chimica, la fel ca benzina, etanol sau gaz
natural. Caracteristica unica de hidrogen este faptul c ă acesta este singurul f ără emisii de carbon
sau cu zero emisii de transport de energie chimica. Hidrogenul es te un produs chimic utilizat pe
scar ă larg ă industriale, care poate fi produs din orice surs ă de energie primar ă. Produc ția de
hidrogen în cantit ăți suficiente pentru a înlocui combustibilii de hidrocarburi existente, nu este
posibil ă. O astfel de produc ție va necesita mai mult ă energie decât este utilizat ă în prezent, și
necesit ă investi ții mari de capital în instala țiile de producere a hidrogenului. Din cauza costurilor
crescute, pe baz ă de hidrogen nu este înc ă în uz pe scar ă larg ă. În cazul în care costurile de
produc ție pe baz ă de hidrogen ar fi redus, combustibili pe baz ă de hidrogen ar putea deveni mult
mai atractiv comercial, furnizarea de energie curat ă, eficient ă pentru casele noastre, întreprinderi
și vehicule.
– Biocombustibilii

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
6
Biocombustibili diverse, cum ar fi biodieselul, ulei vegetal drept, co mbustibili alcool, sau
biomasa poate fi utilizat pentru a înlocui combustibilii de hidrocarburi . Diverse procese chimice
poate converti de carbon și hidrogen, în c ărbune, gaze naturale, plante și animale de biomas ă,
precum și de șeuri organice în hidrocarburi, scurte, potrivite ca înlocuitori pentru c ombustibilii
hidrocarburi existente.

b. Stocarea electrochimica a energiei
O solu ție la problema de stocare a energiei electrice a fost în s copul de dezvoltare a
bateriei, un dispozitiv de stocare electrochimic. Acesta a fost de utilizare limitate în sistemele
electrice datorate de capacitate mic ă și costul ridicat.

– Baterii
O baterie este un dispozitiv care transform ă energia chimic ă în energie electric ă. Toate bateriile
au trei componente de baz ă în fiecare celul ă – un anod, un catod, un electrolit și propriet ățile lor
și se refer ă direct la biochimice lor individuale. Bateriile sunt în general c lasificate în primar și
secundar.
Baterii primare sunt cele mai frecvente si sunt concepute ca baterii de unic ă folosin ță , pentru a fi
eliminate sau reciclate dup ă epuizarea. Ele au impedata foarte mare, care se traduce în mai lung ă
depozitare a energiei de via ță pentru sarcini mici actuale. Bateriile cel mai frecvent ut ilizate sunt
de carbon-zinc, oxid alcalin, de argint, zinc aer, iar unele baterii litiu metal.
Impedan ța descrie opozi ția (rezistenta) la fluxul electric. Aceasta este m ăsurat ă în ohmi.
Bateriile secundare sunt proiectate pentru a fi reînc ărcat ă și pot fi reînc ărcate de pân ă la 1.000 de
ori, în func ție de utilizare și tipul de baterie. Evacu ările foarte adânci rezultat într-un ciclu de
via ță mai scurt ă, în timp mai scurt rezultat evacu ări în ciclul de via ță lung ă pentru cele mai multe
dintre aceste baterii. Timpul de înc ărcare variaz ă de la 1 la 12 de ore, în func ție de factori de
starea bateriei altele. Baterii de obicei disponibile secundare sunt nichel-cadmiu (NiCad), plumb-
acid, nichel metal-hydride (NiMH) și litiu-ion (Li-Ion). Unele dintre limit ările impuse de baterii
secundare sunt durat ă de via ță limitat ă, capacitate limitat ă de energie, redus eficien ța energetic ă,
și preocup ări de eliminare.
În conformitate cu Ron Pernick și Clint Wilder, "indiferent dac ă militar sau civil, o cheie mare
de succes a tehnologiilor de energie portabile este de stocare a energiei. Foarte adesea c ă
înseamn ă baterii, care nu constituie Clean Tech în și de ei în șiși – le-am fost etapa din secolul al
19-lea și poate fi extrem de d ăun ătoare pentru mediu.
Baterii avansate de pe pia ță ast ăzi și mâine, de inovare, cu toate acestea aduce tehnologia
bateriilor decisiv în domeniul de tehnologii curate ",.

– Celulele de combustibil
Celulele de combustibil au fost inventate despre acela și timp baterie. Cu toate acestea, celulele
de combustibil nu au fost bine elaborate pân ă la apari ția de Nave spa țiale atunci când sunt
usoare, non-termice din surse de energie electric ă au fost necesare. Dezvoltarea celulelor de
combustibil a crescut în ultimii ani, la o încercare de a cre ște eficien ța de conversie a energiei
chimice, depozitate în hidrocarburi sau combustibili pe baz ă de hidrogen în energie electric ă. Ca
o baterie, o celul ă de combustibil foloseste energia chimic ă stocat ă pentru a genera energie. Spre
deosebire de bateriile, sistemul de stocare a energiei este s eparat de generator electric. Acesta
produce energie electric ă de la o surs ă de combustibil extern, spre deosebire de capacitatea
intern ă limitata de stocare a energiei de o baterie.

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
7

c. Stocarea electrica a energiei

– Condensator
Un condensator este un dispozitiv electric pasiv ce înmagazineaz ă energie sub forma unui
câmp electric între dou ă arm ături înc ărcate cu o sarcin ă electric ă egal ă, dar de semn opus. Acesta
mai este cunoscut și sub denumirea de capacitor. Unitatea de m ăsur ă, în sistemul interna țional,
pentru capacitatea electric ă este faradul (notat F). Acest lucru înseamn ă c ă condensatori sunt în
măsur ă s ă ofere sau s ă accepte curen ți de înalt ă, dar numai pentru perioade extrem de scurte,
datorita capacitatii lor relativ sc ăzut.

– Supercapacitor

Supercapacitorii sunt suprafa ță foarte mare de condensatori activi de carbon, care utilizeaz ă un
strat sub țire de molecula-electrolit, mai degrab ă decât o foaie de material prelucrat, ca dielectric
pentru a separa gratuit. Supercapacitor seam ănă cu un condensator regulat, cu excep ția c ă acesta
ofer ă capacitate foarte mare într-un pachet mic. De stocare a ene rgiei este prin intermediul
electricit ății statice, mai degrab ă decât de un proces electrochimic inerent ă a bateriei.
Supercapacitors se bazeaz ă pe separarea de taxa de la o interfata electrificata, car e se m ăsoar ă în
frac țiuni de un nanometru, în compara ție cu microni pentru majoritatea condensatoarelor cu film
de polimeri. Durata de viata a supercapacitors este practic nel imitat ă și a eficien ței lor energetice
scade rareori sub 90% atunci când sunt ținute în limitele lor de proiectare. Densitatea lor de
putere este mai mare decât cel al bateriilor în timp ce dens itatea lor de energie este, în general
mai mic ă. Cu toate acestea, spre deosebire de bateriile, aproape toate din aceast ă energie este
disponibil într-un proces reversibil. Supraconductoare de stocare a ener giei magnetice (IMM-
uri)
Într-un sistem de IMM-uri, energia este stocat ă într-un magnet care este capabil de a elibera de
megawati de energie într-o frac țiune de un ciclu pentru a înlocui o pierdere brusc ă de putere, în
linie. Acesta stocheaz ă energie în câmpul magnetic creat de fluxul de curent continuu (CC ), de
putere într-o bobin ă supraconductoare de materiale care au fost r ăcite criogenic. Energie stocat ă
poate fi eliberat ă înapoi în re țeaua de desc ărcare bobina. Sistemul de climatizare folose ște un
invertor de putere / redresor pentru a transforma curent alternativ (AC), puterea de a conduce
curent sau conversia DC la putere de curent alternativ. Conturile inve rtor / redresor pentru
aproximativ 2-3% pierderi de energie în fiecare direc ție. IMM-urilor pierde cel pu țin cantitatea
de energie electric ă în procesul de stocare a energiei, comparativ cu alte metode de stocare a
energiei. Sisteme de IMM-urile sunt extrem de eficiente, efi cien ța tur-retur este mai mare de
95%. Având în vedere cerin țele de energie de refrigerare și de costul ridicat al supraconductoare
sârm ă, IMM-uri este în prezent folosit pentru stocarea de scurt ă durat ă a energiei. Aceste sisteme
au fost utilizate de mai mul ți ani pentru a îmbun ătăți calitatea energiei electrice industriale și
pentru a oferi un serviciu de înalt ă calitate pentru clien ții individuali vulnerabile la fluctua țiile de
tensiune. Sisteme de IMM-urile sunt de obicei instalate la ies irea din centralele electrice de ie șire

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
8
pentru a stabiliza sau pe site-uri industriale, în cazul în care acestea pot fi folosite pentru a g ăzdui
varfuri din consumul de energie (de exemplu, plante de o țel sau de cale ferat ă de tranzit rapid).

d. Stocarea mecanica a energiei

– Stocarea energiei cu aer comprimat de (CAES)
CAES centralele folosi turbine eoliene de a conduce vehicule de ae r comprimat în acvifere
subterane. Aerului va fi eliberat pentru a genera energie electri c ă atunci când este necesar. Este
un nou twist pe ideea de utilizarea energiei eoliene într-un mod ca re elimin ă lipsa de fiabilitate a
naturii. " Dac ă pute ți folosi de aer comprimat ca un mediu de stocare, ai certitudinea și
dispatchability de care ave ți nevoie pentru a face vânt concura", spune Bob Haug, directorul
executiv al Asocia ției Iowa de utilit ăți municipale . În momentul de fa ță , exist ă doar dou ă plante
CAES din lume (unul în Statele Unite și unul în Germania), și nici nu a fost construit pentru a
face uz de energie eolian ă. În schimb, ele sunt concepute pentru a profita de varia țiile pre țului
energiei electrice. Când puterea este ieftin, este utilizat pentru a rula lor de compresoare. Atunci
când este scump, supape sunt deschise și generatoare transforma.

Potrivit The Economist, plante CAES sunt ineficiente, și astfel ele sunt viabile comercial numai
în locuri în care pre țul de putere variaz ă dramatic. Dar natura intermitent ă de energie eolian ă
poate produce doar ca un fel de variabilitate. În orice caz, un grup de c ompanii de energie
municipale din Midwest american socotesc c ă construirea unui vânt-alimentat cu aer comprimat
de plante pentru a profita de Plains furtunoasa Mare va fi util. Ei au selectat doar un site din
Iowa, și sper ăm s ă fie opera țional pân ă în 2011. BP, firma British Energy, este, de asemenea,
cauta in conceptul.

– Stocarea energiei cu volant
Un volant este pur și simplu un dispozitiv de stocare a energiei sau impuls într-o mas ă de
rota ție. Roata olarului este adesea citat ca mai devreme utiliza rea unui volant. Nave spa țiale s-au
folosit mult timp stabilitatea giroscopice inerente în volan ți pentru a controla altitudinea lor.

– Stocarea energie prin pompare hidroelectricitate
Unele zone ale lumii au folosit caracteristici geografice pentru a stoca cantit ăți mari de
ap ă în rezervoare ridicate, folosirea în exces de energie elect ric ă în perioadele de cerere redus ă
pentru a pompa apa pana la rezervoare, lasand apoi c ăderea de ap ă, prin generatoare de turbine
pentru a prelua energie atunci când cererea atinge punctul maxim.
Hidro pompare a fost folosit prima dat ă în Italia și Elve ția în anii 1890. Prin 1933
reversibile de turbine cu motor-generatoare au fost disponibile. Ma șini reglabile de vitez ă sunt
acum fiind utilizat pentru a îmbun ătăți eficien ța. Acumulare prin pompare energiei hidro este
disponibil la aproape orice scar ă cu desc ărcarea ori variind de la câteva ore la câteva zile.
Eficien ța lor este în intervalul 70% la 85%.
De exemplu, pomparea apei în sus și în jos pentru a stoca turbine de energie eolian ă aduce
eficien ță în jurul valorii de 20%, ceea ce înseamn ă c ă 80% din energia electric ă produs ă ini țial de
turbina se pierde: în mod clar nu matur ă. Nu este de peste 90 GW de pompare la nivel mondial,
care este de aproximativ 3% din Global capacitatea de generare . Plante acumulare prin pompare
sunt caracterizate prin construc ție ori lungi și înalte cheltuieli de capital.

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
9
Pompare este cel mai r ăspândit sistem de stocare a energiei în uz pe re țelele electrice. Principalul
său cererile sunt pentru managementul energiei, frecven ța de control și furnizarea de rezerv ă.

e. Stocarea termica a energiei

– Baterii topite de sare
Bateriile topite de sare sunt o clasa de celule primare și secundare mare de celule baterie electric ă
de temperatur ă care utilizeaz ă s ăruri topite ca un electrolit. Acestea ofer ă atât o densitate mai
mare de energie, prin buna selectarea de perechi de reactant, precum și o densitate de putere mai
mare prin intermediul unei topit conductivitate mare electrolit de sare. Ele sunt folosite în cazul
în care serviciile de densitate mare de energie și densitate mare de putere sunt necesare. Aceste
caracteristici fac baterii reincarcabile topite de sare o tehnologie promi ță toare pentru alimentarea
vehiculelor electrice. Temperaturi de func ționare de 400 ° C la 700°C, aduce toate acestea,
problemele legate de termica de gestionare și de siguran ță și locuri de cerin țe mai stricte cu
privire la restul a bateriei componente.

– Lac (iaz) Solar
Un iaz solar este pur și simplu un bazin de ap ă, care colecteaz ă și stocheaz ă energia solar ă.
Acesta con ține straturi de solu ții de sare, cu cre șterea concentra ției ( Și, prin urmare, densitate), la
o anumit ă adâncime, de mai jos care are o solu ție de sare de mare uniform ă de concentrare.
Atunci când lumina soarelui este absorbit, densitatea gradientul împie dic ă de c ăldur ă în straturile
inferioare de la mutarea în sus prin convectie si lasand iaz.
Acest lucru înseamn ă c ă temperatura de la partea de jos a iaz se va ridica la peste 90 ° C, în timp
ce temperatura la partea de sus a iazului este de obicei în j urul valorii de 30°C. De c ăldur ă prins
în s ărat Stratul de jos poate fi folosit pentru diferite multe scopu ri, cum ar fi de înc ălzire a
cl ădirilor sau a apei industriale, fierbinte sau de a conduce o turbin ă pentru generarea de energie
electric ă.

Exemple de instala ții solare iazuri includ:

• Turbine Ormat (1980) Iaz 150kW solar construit în Israel, de la En Boqe q la Marea
Moarta, in 1980.Universitatea din Texas (1986)
• Gradient de iaz Salinitate solare de la El Paso, Statele U nite ale Americii. Bhuj solare iaz
în India (1993) Finalizat în 1993, dup ă un efort sus ținut de colaborare TERI, Gujarat
Agen ția de Dezvoltare a energiei, și GDDC (Gujarat lactate Development Corporation
Ltd).
• Iaz solar a func ționat f ără efort pân ă în anul 2000, cand pierderile financiare severe
infirm GDDC.RMIT University, Geo-Eng Australia Pty Ltd și Piramida Sare Pty Ltd
(2001)
• Iaz demonstra ție solar ă și sistemul de înc ălzire asociat la Piramida Hill a inceput
furnizarea de energie termic ă pentru produc ția de sare comercial în iunie 2001. Pentru
rezultate data au fost promitatoare. O evaluare economic ă a acestui mecanism

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
10
demonstra ție, și a poten țialului comerciale, sisteme solare de proces iazuri industrial e de
înc ălzire se desf ăș oar ă.
• Sezoniere termice magazin / Pompe de c ăldur ă
Depozitare sezonier ă termic ă pot fi împ ărțite în dou ă mari categorii: low-temperatur ă sisteme de
utilizare a solului învecinat cl ădirii ca un magazin de joas ă temperatur ă de caldura sezonier
(ajungând la temperaturi similare cu temperatura medie anual ă a aerului), bazându-se de c ăldur ă
stocate pentru înc ălzirea spa țiului.
Astfel de sisteme pot fi, de asemenea, v ăzut ă ca o extensie la proiectarea cl ădirii (în mod
normal, de proiectare constructii pasiv solare). Temperatur ă ridicat ă de magazine sezoniere de
căldur ă sunt în esen ță , o prelungire a HVAC al cl ădirii și a sistemelor de ap ă de înc ălzire. Apa
este în mod normal, mediu de stocare, stocate în rezervoare, la temperaturi care se poate apropia
punctul de fierbere. În ambele cazuri, izolarea foarte eficient ă a structurii cladirii este necesar
pentru a minimiza pierderile de c ăldur ă din cl ădire, și, prin urmare, cantitatea de caldura care
trebuie s ă fie stocate și folosite pentru înc ălzirea spa țiului.

Electrochimica tehnologii de stocare a energiei

Bateria nichel-cadmiu (1899)
În 1899, un om de știin ță suedez Waldmar Jungner inventat nichel-cadmiu (NiCd), baterie, o
baterie reînc ărcabil ă, care a avut de nichel și de electrozi cadmiu într-o solu ție de hidroxid de
potasiu – baterie primul care a folosit un electrolit alcalin. P rimele modele au fost robuste și au o
densitate de energie semnificativ mai bune decât bateriile plumb -acid, dar erau mult mai scumpe.
Baterie alcalin ă comun (1955)

Pân ă la sfâr șitul anilor 1950, baterie zinc-carbon, a continuat s ă fie o baterie de celule primare de
popular, dar de via ță a bateriei relativ sc ăzut împiedicat ă de vânz ări. În 1955, Eveready (acum
cunoscut ca Energizer), a vrut s ă g ăseasc ă o modalitate de a prelungi durata de via ță a bateriilor
zinc-carbon, dar inginerii de la Eveready crezut baterii alcal ine (foarte scump la acea vreme) a
avut loc promisiune mai mult. Ei au venit cu o baterie alcalin ă nou ă, care consta dintr-un catod
din dioxid de mangan și un anod de zinc, sub form ă de pulbere, cu un electrolit alcalin. Utilizarea
pulbere de zinc a dat anod o suprafata mai mare. Aceste baterii lovit pe pia ță în 1959.

Nichel metal-hydride acumulator (1980)
Aproape de sfâr șitul anilor 1980, la Stanford R. Ovshinsky inventat nichel metal-hydrid e
(NiMH), baterie, o variant ă de NiCd, care a înlocuit electrodul de cadmiu cu unul format dintr-un
aliaj pe baz ă de hidrogen de absorb ție. Baterii NiMH tind s ă aib ă durata de viata mai lungi decât
bateriile NiCd (si durata de viata lor continu ă s ă creasc ă ca experiment de productie cu aliaje de
noi) și, deoarece este toxic cadmiu, bateriile NiMH sunt mai pu țin d ăun ătoare pentru mediu.

Litiu și baterii litiu-ion (1970 și 1990)
Litiu este din metal, cu cea mai mic ă densitate si are cel mai mare poten țial și electrochimice de
energie pentru a-greutate, astfel încât, în teorie, ar fi un ma terial ideal cu care s ă fac ă baterii.
Experimentarea cu baterii de litiu a început în 1912, și în 1970, bateriile cu litiu primele au fost
vândute.

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
11
În 1980, un chimist american John B. Goodenough conduce o echipa de cercetare de la Sony,
care va produce baterii litiu-ion (Li-ion), o versiune reînc ărcabil ă și mai stabil ă a bateriei de litiu,
primii au fost vândute în 1991.

În 1996, litiu-ion polimer baterie a fost lansat. Aceste baterii de țin electrolit lor într-un compozit
polimer solid în loc de un solvent lichid, și electrozii și separatoare sunt laminate la altul.
Diferen ța din urm ă permite ca bateria s ă fie încastrate într-un ambalaj flexibil, în loc de o carcas ă
metalic ă rigid ă, ceea ce înseamn ă c ă astfel de baterii pot fi modelate în mod specific pentru a se
potrivi cu un dispozitiv special. Ei au, de asemenea, o densitate de e nergie mai mare decat
bateriile normale litiu-ion. Aceste avantaje au f ăcut o baterie alegere pentru electronice portabile,
cum ar fi telefoanele mobile și PDA-uri, deoarece acestea permit pentru un design mai fle xibil și
compact.

Aplica ții comune de celule de combustibil

Celulele de combustibil sunt foarte utile ca surse de energie în loca ții îndep ărtate, cum ar fi
nave spa țiale, sta ții meteorologice de la distan ță , parcuri mari, zonele rurale, și în anumite
aplica ții militare. Un sistem de celule de combustibil care ruleaz ă pe baz ă de hidrogen poate fi
compact, usor si nu are parti majore în mi șcare. Deoarece celulele de combustibil nu au p ărți în
mi șcare, și nu implic ă combustie, în condi ții ideale se poate atinge pân ă la 99.9999% fiabilitatea.
Acest lucru echivaleaza cu mai putin de un minut de la o perioad ă de șase ani. Recomandate
includ aplica ții de baz ă de înc ărcare-centrale, vehicule electrice și hibride, off-re țea de alimentare
cu energie electric ă și calculatoare notebook-uri.

Energia solara nu e accesibila noaptea, astfel inmagazinarea energiei este o chestiune
importanta. Puterea vantului si cea a soarelui sunt surse de energie intermit ente, ceea ce
inseamna ca trebuie folosite atunci cand sunt accesibile si eventual stocate pe ntru o folosire
ulterioara sau transportate in locuri unde pot fi folosite. Puterea vantului si a soare lui sunt
oarecum complementare, cu tendinta de mai mult vant iarna si mai mult soare vara , dar in ziele
fara vant si fara soare necesarul de energie trebuie obtinut intr-un fel sau al tul.
Energia solara poate fi stocata la temperaturi inalte folosind saruri lichide . Sarurile sunt un
mediu eficace de inmagazinare deoarece sunt ieftine, au o capacitate specifi ca de caldura si pot
transmite caldura la temperaturi compatibile cu sistemele energeti ce conventionale. Solar Two a
folosit aceasta metoda de inmagazinare de energie, care i-a permis sa s tocheze destula caldura in
cei 68 m3 ai rezervorului pentru a furniza o productie de 10 Mw pt aproximativ 40 minute, cu o
eficienta de 99%.
Sistemele FotoVoltaice " off-grid " (ne conectate la reteaua electrica) au baterii reincarcabile
traditionale pentru stocarea electricitatii in exces. Cu sisteme " grid-tied " (conectate la reteaua
electrica), energia in exces poate fi trimisa la reteaua electrica . Pentru energia furnizata retelei
se acorda credite de catre compania ce detine reteaua. Aceste credite c ompenseaza energia
necesara cand sistemul nu poate indeplini cererea, folosind efectiv reteaua ca mecanism de
stocare.

Sisteme de stocare a energiei electrice produse pri n generare distribuita si impactul asupra mediului
12
O alta metoda de stacare este folosirea apei. Cand exista un surplus de energ ie, apa se pompeaza
dintr'un rezervor aflat la un nivel mai mic intr'un rezervor aflat la un nivel (alt itudine) mai mare.
Cand cererea de energie este mai mare, apa din rezervorul de la nivelul ridic at este eliberata,
pompa devenind turbina si motor pentru un generator hidroelectric.

IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI

Energia electric ă continu ă s ă reprezinte un procent tot mai mare din consumul final de energie ,
atât ca rezultat al cre șterii num ărului de aparate electrice în domeniul casnic și al serviciilor, cât și ca
rezultat al utiliz ării mai frecvente a proceselor de produc ție industriale bazate pe energie electric ă.
Distribu ția și consumul de energie electric ă creeaz ă impact asupra mediului prin:
• scurgeri accidentale de ulei electroizolant de la echipam entele electroenergetice (transformatoare de
putere, întrerup ătoare de înalt ă și joas ă tensiune, bobine de stingere, reductori de tensiune și curent)
aflate în exploatare sau mentenan ță ;
• declan șarea de incendii ca urmare a func țion ării defectuoase a echipamentelor electroenergetice cu
ulei electroizolant și a liniei electrice aeriene;
• scurgeri accidentale de electrolit datorate manipul ării defectuoase a bateriilor de acumulatori sta ționari
din sta țiile de transformare.
Instala țiile electrice de înalt ă tensiune constituite în principal din liniile electrice aerie ne și sta țiile
de transformare au posibil impact asupra mediului datorat atât complexit ății lor cât și a suprafe țelor
ocupate. În cazul amplas ării instala țiilor energetice în zone silvice, se efectueaz ă defri șă ri în faza de
construc ție, care se men țin și pe perioada exploat ării, ref ăcându-se ulterior numai vegeta ția de mic ă
în ălțime.
Din analiza categoriilor de impact negativ al câmpului elect romagnetic creat de elementele re țelei
electrice de foarte înalt ă tensiune, studiile de specialitate au ar ătat c ă în România nu se dep ăș esc limitele
normale sau recomandate de standardele interna ționale. Singurele categorii care ar putea afecta popula ția,
câmpul magnetic și ionizarea creat ă de desc ărcarea de tip coroan ă și desc ărc ările par țiale, nu sunt
clarificate pe plan interna țional, cercet ările știin țifice desf ăș urându-se în continuare.
Sectorul energetic, pe întregul lan ț – producere – transport – distribu ție – consum, produce aproximativ
90% din emisiile poluante din România. Principalii poluan ți rezulta ți din arderea combustibililor fosili cu impact
asupra aerului sunt: pulberi (cenu șa, particule de c ărbune, zgur ă, pământ, funingine etc.); oxizi de sulf (SO 2 și SO 3);
oxizi de azot (NO și NO 2); oxizi de carbon; gudroane; hidrocarburi; acizi organici etc.
Obiectivele principale de mediu care se reg ăsesc în politica de energie se refer ă la minimizarea impactului
de mediu și dezvoltarea unui sistem energetic durabil. Minimi zarea impactului de mediu are trei direc ții
principale de ac țiune: înlocuirea energiilor poluante cu altele mai pu țin poluante, introducerea tehnologiilor de
reducere a emisiilor de gaze și cre șterea eficien ței energetice.