Ua hala au i nā hola he nui i ka heluhelu ʻana i nā pepa keʻokeʻo a me nā pepa kikoʻī e pili anamālama ikehu. A eia kaʻu mea i ʻike ai: ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻāina holoʻokoʻa a ʻoi aku ka hoihoi ma mua o ka nui o nā ʻatikala.
Ke kamaʻilio nei nā mea a pau e pili ana i nā pila. Maikaʻi-aia lākou ma nā wahi a pau i kēia manawa. Akā, mālama ikehu? He kamaʻilio nui loa kēlā. Ke kamaʻilio nei mākou e pili ana i nā mea āpau mai nā waihona wai nui e noho ana ma luna o nā mauna a hiki i ka wili ʻana o nā metala i loko o nā keʻena māmā. Aia kekahi o kēia mau ʻenehana mai ka wā kamaliʻi mai kou - kupuna kāne. Loaʻa nā mea ʻē aʻe ma nā labs a me nā hōʻike PowerPoint.
E ʻae mai iaʻu e alakaʻi iā ʻoe i ka mea maoli ma waho.
ʻO ka Lio Hana Kahiko ʻaʻohe mea e kamaʻilio e pili ana
Pumi wai waihona. Ke kani ʻana, ʻeā? ʻElua pūnāwai ma nā kiʻekiʻe like ʻole, kekahi mau turbines, kahe wai i luna a i lalo. Pilikino maʻalahi.
Eia naʻe ka mea-keia ʻenehana "hōʻoluʻolu" e hoʻohana ma kahi o 95% o nā waihona ikehu āpau-a puni ka honua. Kanaiwakūmāmā{4}}lima pākēneka. Ke hoʻopaʻapaʻa ka poʻe i nā kemika pākaukau a hoʻopaʻapaʻa e pili ana i ka lithium me ka sodium, ʻo ka pumped hydro e hana mālie i kāna hana ma hope.
Aneane hilahila ka manaʻo. Ke maʻalahi ka uila (maʻa mau i ka pō, a i ʻole i ka wā e ʻā ana ka lā a e ʻā ana nā panela lā), e paila ʻoe i ka wai i uka i loko o kahi waihona. Ke piʻi a piʻi paha nā kumukūʻai, hoʻokuʻu ʻoe i kēlā wai e kahe hou i lalo i nā turbines. E lele ana ka pono ma kahi o 70-85%, ʻaʻole i kūpono, akā nui ka mana mālama. Ke kamaʻilio nei mākou e pili ana i nā mea hiki ke mālama i nā hola gigawatt-o ka ikehu. ʻAʻole megawatt-hola. Gigawatt{11}}hola. E ho'āʻo e hana me ka lithium-ion.
ʻOiaʻiʻo, aia kahi hopu. Pono ʻoe i ka palapala honua. Pono ʻoe i ʻelua mau waihona. Pono ʻoe i ka ʻokoʻa kiʻekiʻe kūpono. ʻAʻole hiki iā ʻoe ke kūkulu pololei i kekahi o kēia ma Kansas. ʻO ka ʻae kaiapuni wale nō he mau makahiki. A me nā koina mua? Astronomical. Akā ke kūkulu ʻia, holo kēia mau mea kanu no 50, 60, i kekahi manawa 80 mau makahiki. Ke hana nei ka hale ʻo Bath County ma Virginia mai ka makahiki 1985 a ʻaʻole hōʻike i nā hōʻailona o ke kū.
Ea Ho'opi'i: The Underground Approach
ʻO ka mālama ʻana i ka ikehu ea kaomi ʻia (CAES) ua hoʻomake ʻia ka hoahānau ʻē aʻe o ka hydro. Ma kahi o ka hoʻoneʻe ʻana i ka wai, ke kōmi nei ʻoe i ka ea i loko o nā ana ma lalo o ka honua-nā domes paʻakai, nā māla kinoea maoli i hoʻopau ʻia, nā aquifers, ʻo kēlā me kēia ʻano kumu honua i loaʻa.
I loko o -mau hola kiʻekiʻe, hoʻolei nā mea hoʻoemi uila i ka ea i loko o kēia mau lewa ma lalo o ka honua me nā puʻupuʻu e hoʻohūhū ai kou mau pepeiao i ka noʻonoʻo ʻana iā lākou. Ke makemake ʻoe i ka mana, hoʻokuʻu ʻia ka ea i hoʻopaʻa ʻia, hoʻomehana ʻia (maʻamau me ke kinoea maoli, ʻo ia ka ʻāpana ʻōmaʻomaʻo ʻole-no-), a holo i loko o nā turbines.
ʻElua wale nō mea kanu CAES kālepa e hana nei i kēia manawa. ʻelua. Hoʻokahi ma Kelemānia e holo nei mai ka makahiki 1978, a ʻo kekahi ma Alabama mai ka makahiki 1991. Ke hana pono nei ka ʻenehana. Akā paʻa nā koi honua, a ʻaʻole i kākau ʻia ka ʻoihana waiwai ma nā wahi he nui. Eia nō naʻe, hoʻomau ka poʻe noiʻi i ka hana ʻana i nā mana -adiabatic ʻōnaehana holomua e hopu a hoʻohana hou i ka wela mai ka hoʻopili ʻana, e hoʻopau ana i ka pono o ke kinoea maoli. Aia kēia mau mea ma nā papahana hoʻokele i kēia manawa.
ʻO nā huila lele: Nani Mechanical Maʻemaʻe
E ʻae au ʻo ia-ʻo nā huila lele kaʻu punahele. Aia kekahi mea nani e pili ana i ka mālama ʻana i ka ikehu e like me ka neʻe ʻana.
ʻO ka ʻōnaehana huila lele he rotor koʻikoʻi ia e wili ana i loko o kahi keʻena ʻawaʻawa, i hoʻokuʻu ʻia e nā bearings magnetic e hōʻemi i ka friction. Ke loaʻa iā ʻoe ka uila, ʻoi aku ka wikiwiki o ka wili ʻana o ka huila lele. Ke makemake ʻoe i ka mana hoʻihoʻi, e hoʻokuʻu ʻia kēlā wili nui i kahi generator. He maʻemaʻe ka physics, intuitive.
ʻOi aku ka maikaʻi o nā huila lele i nā mea e inaina ʻia e nā ʻaʻa: nā pōʻaiapuni hoʻokuʻu -wikiwiki, nā pōʻai miliona i ko lākou ola ʻana, nā manawa pane koke i ana ʻia i nā milliseconds. Pono lākou no ka hoʻoponopono alapine -kēlā mau hoʻololi liʻiliʻi e pono ai ka mānoanoa e noho paʻa ma ka 60 Hz (a i ʻole 50 Hz, ma muli o kou wahi e noho ai).
He aha kā lākou maikaʻi ʻole? Ka mālama ʻana i ka ikehu no ka wā lōʻihi. ʻOiai me nā bearings magnetic maikaʻi loa a kokoke i-kokoke kūpono, nalowale ka ikehu i nā huila lele i ka wā. E waiho i kahi noho no hoʻokahi lā a ua nalowale ʻoe i kahi puʻupuʻu nui o kou ikehu mālama. E waiho no hoʻokahi pule, a, mai pilikia.
No laila, noho nā huila lele i kahi niche kiko'ī: pōkole -lōʻihi, kiʻekiʻe-ponopono mana. Hoʻohana nā kikowaena ʻikepili iā lākou ma ke ʻano he mana alahaka i loko o nā kekona liʻiliʻi e lawe i nā mea hana diesel e hoʻomaka ai. Ua pāʻani pū ʻo NASA me lākou no ka mokulele.
Nā Batteri: Ka Māhele e Manaʻo ʻia e nā kānaka a pau
ʻAe, e kamaʻilio kāua i nā pākahi. Ua pahū nā koho electrochemical i nā makahiki i hala iho nei, a me ka ʻoiaʻiʻo e huikau.
Lithium{0}}ionhoʻomalu i ke kamaʻilio no ke kumu maikaʻi. ʻO ka nui o ka ikehu kiʻekiʻe ke ʻano o ka mālama ʻana i nā wahi liʻiliʻi. ʻO ke ola pōʻaiapuni kūpono, ʻoi aku me nā kemika hou. Ua emi iho ke kumu kūʻai-e like me, hāʻule 90% mai ka makahiki 2010 i hāʻule ʻia. ʻO kāu kelepona, kāu pona, nā kaʻa uila, a me ka hoʻonui ʻana, e holo ana nā mea mālama pūnaewele ma nā ʻano like ʻole o ka lithium-ion.
Akā, ʻaʻole hoʻokahi mea "lithium-ion". He ʻohana. Hāʻawi ka Lithium iron phosphate (LFP) i kekahi mānoanoa o ka ikehu no ka palekana maikaʻi a me ke ola lōʻihi -ʻaʻohe cobalt, ʻo ia ka mea e pili ana i ka pono a me ka waiwai. Ua hoʻokomo nā mea hana Kina i ka LFP, a i kēia manawa ke lawe nei. I kēia manawa, ʻoi aku ka ikaika o ka nickel-manganese-cobalt (NMC) i kēlā me kēia kilo, ʻo ia ka mea nui ke hoʻāʻo nei ʻoe e hāʻawi i kahi kaʻa uila.
ʻO ka ʻaoʻao ʻeleʻele o ka lithium-ion? Huka wela. Hiki i kēia mau pila ke puhi i ke ahi ma ke ʻano kupaianaha inā pōʻino, hoʻouka nui ʻia, a i ʻole laki wale nō. Nui ka ikehu-hana. ʻO nā kaulahao hoʻolako no ka lithium a me ka cobalt i kā lākou mau ukana ponoʻī. A ʻoiai ke hoʻomaikaʻi nei ka hana hou ʻana, ʻo ka hapa nui o nā pākaukau i hoʻopau ʻia e hoʻopau mau ʻia i nā ʻāina.
ʻO nā pila kahee lawe i ke ano okoa loa. Ma kahi o ka mālama ʻana i ka ikehu i loko o nā electrodes paʻa, hoʻohana lākou i nā electrolytes wai i nā pahu waho. Makemake ʻoe i ka mana ikehu hou aʻe? E kiʻi wale i nā pahu nui. Hoʻokaʻawale ʻia ka mana a me ka ikehu, e hoʻololi i ke kumumanaʻo hoʻolālā holoʻokoʻa.
ʻO nā pākaʻi kahe ʻana o Vanadium redox (VRFBs) ka mana ʻoi loa. Ua mau loa ia mau-ke kamaʻilio nei mākou he 15,000 a 20,000 pōʻaiapuni, ʻoi aku paha. ʻAʻohe degradation mai ka hoʻokuʻu hohonu. ʻAʻole pau ka electrolyte; ʻōheʻe wale ia i hope a i waho ma o ka puʻu kelepona. Iwakalua -makahiki i loko, hiki iā ʻoe ke hoʻokahe i ka electrolyte, hoʻouna iā ia ma kahi ʻē, a hoʻohana mau.
Akā ʻoi aku ka nui o nā pihi kahe. ʻO ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ka ikehu, ʻaʻole lākou i manaʻo no nā kaʻa a i ʻole nā pono lawe lima. ʻAʻole maʻalahi ka vanadium. No ka waiho ʻana i ka pālākiō -nui kahi mea nui ʻole ka wāwae wāwae a me ka lōʻihi o ke ola? Ke ulu nei lākou i ka nani.
ʻAka -leadʻO ia ka pākaukau hoʻouka hou, ʻaʻole i hoʻololi ʻia mai ka makahiki 1859. Hoʻomaka kāu kaʻa me hoʻokahi. Maikaʻi lākou, - maopopo, a 98% hiki ke hana hou. Akā ʻo ke ola pōʻaiapuni he mediocre, ʻilihune ka ikehu, a kaumaha lākou. No nā noi grid, ua hoʻololi nui ʻia lākou, akā hoʻomau lākou i nā ʻōnaehana mana backup kahi i ʻoi aku ka nui o ke kumukūʻai ma mua o nā mea āpau.
Iona -paonaʻo ka mea hou e nānā nui ana. Aia ka Sodium ma nā wahi a pau-i loko o ka wai kai-no laila, nalo loa nā mea pili i ke kaulahao lako. Hiki i ke kaʻina hana ke hoʻohana hou i nā mea hana hale hana lithium-ion. ʻAʻole hiki ke hoʻokō i nā pae lithium-ion, akā ke pani koke nei ia i ke āpau. Ua hoʻomaka ʻo CATL i ka hana nui i ka makahiki 2023. I loko o ʻelima mau makahiki, hiki i ka sodium -ion ke kālai i ka māhele kūʻai koʻikoʻi no ka mālama ʻana.
Pono wau e haʻinickel{0}}cadmium(hoʻohana mau ʻia i kekahi mau noi ʻoihana, ʻoiai he mea ʻawaʻawa ka cadmium a ua kaupalena ka EU)nickel-metala hydride(hoʻomanaʻo i ka Prius ma mua o ka hele ʻana i ka lithium?), Asodium -sulfur(nā ʻōnaehana wela -kiʻekiʻe i hoʻoikaika ikaika ʻia e nā hui Iapana i nā makahiki 2000). Akā i kēia manawa ke papa inoa nei au i nā mea no ka papa inoa ʻana iā lākou. ʻO ka ʻoiaʻiʻo maoli, ʻo ka lithium-ion a me ka holo ʻana o nā ʻōhua ma kahi o ka hana, me ka sodium-ion e piʻi wikiwiki ana.
Waihona wela: Wela e like me ka Battery
Eia kekahi ʻāpana ʻaʻole lawa ka nānā ʻana: mālama i ka ikehu e like me ka wela (a i ʻole ke anu).
Waihona paʻakai heheeʻo ia ke ʻano o ka hana ʻana o nā mea kanu mana solar i ka pō. Hoʻopili nā aniani i ka lā ma luna o kahi hale kiaʻi, hoʻomehana i ka paʻakai hoʻoheheʻe a 500-600 degere. Mālama ʻia kēlā paʻakai i loko o nā pahu i hoʻopaʻa ʻia, a ke makemake ʻoe i ka uila, hoʻohana ʻoe ia e hana i ka mahu a holo i ka turbine. Hiki i ka mea kanu Gemasolar ma Sepania ke hana i ka mana no 15 mau hola ma hope o ka napoʻo ʻana o ka lā. Ua lawa ka wela o Crescent Dunes ma Nevada no 10 mau hola o ka hanauna.
ʻO ka mea ʻoluʻolu e pili ana i ka paʻakai hoʻoheheʻe ʻia ʻo ia ka mālama ʻana i ka wela. ʻOi aku ka liʻiliʻi o ka kWh ma mua o nā pihi. ʻO ka mea maikaʻi ʻole-ʻo ia ka -holo holo kaʻapuni-e nalowale nui ana i ka hoʻololi ʻana mai ka wela i ka uila a me ke kua.
Waiho hauʻo ia ka wela like o ka manawa-neʻe. Hoʻokuʻu nā hale kūʻai i ka wai i ka pō ke haʻahaʻa ka uila, a laila e hoʻohana i kēlā hau e hoʻolako i ka ea i nā hola ahiahi. ʻAʻole ia he nani, akā hana. Hoʻohana ʻo Disney World iā ia. Nui nā hale keʻena ma nā ʻano wela e hoʻohana iā ia. Ke hoʻohana nei ʻoe i ka hau ma ke ʻano he pākaukau no ka koi hoʻoluʻu.
Aia kekahi mau manaʻo hou aʻe:ʻO nā ʻōhua Carnote mālama i ka uila ma ke ʻano he wela a hoʻohuli hou ia me ka hoʻohana ʻana i nā ʻenekini wela, nā pahu wai wela i kēlā manawa -hoʻololi i ka hoʻomehana uila, ka waiho ʻana o ka wela no nā kaiāulu holoʻokoʻa. Kahaha ka hohonu o ka honua wela.
Hydrogen: Ka Wildcard
Loaʻa i ka mālama ʻana i ka ikehu hydrogen ka poʻe kākoʻo a me ka poʻe hoʻohewa koʻikoʻi, a ʻoiaʻiʻo, loaʻa nā helu kūpono ʻelua.
He maʻalahi ka hoʻopiʻi: hoʻohana i ka uila hiki ke hoʻololi hou ʻia e hoʻokaʻawale i ka wai i hydrogen a me ka oxygen (electrolysis). E mālama i ka hydrogen. Ke makemake ʻoe i ka mana, e holo i loko o ka wahie a puhi paha i loko o ka turbine. Hiki i ka hydrogen ke mālama i ka ikehu nui no nā lō'ihi loa-wiki, mahina, a me nā kau.
He mea maʻalahi ka hoʻohewa ʻana: he weliweli ka maikaʻi o ka huakaʻi pōʻai. Nalo ʻoe i ka 30% i ka electrolysis. Nalo ʻoe i ka hoʻoemi a i ʻole ka liquefaction. Nalo ʻoe i ka hoʻololi hou ʻana i ka uila. Hoʻopau-a-hope, loaʻa paha iā ʻoe he 30-40% o kou ikehu kumu. E hoʻohālikelike i kēlā me 85-90% no ka lithium-ion.
No laila, i ka manawa hea ka manaʻo o ka hydrogen? Inā pono ʻoe e mālama i ka nui maoli o ka ikehu no nā manawa lōʻihi. Ke decarbonizing ʻoe i nā kaʻina hana ʻoihana e pono ai ka wela kiʻekiʻe. Ke makemake ʻoe i kahi mea lawe ikehu hiki ke lawe ʻia i kahi lōʻihi. ʻAʻole hiki i nā koho ʻē aʻe ke hana i ka hana.
Ua pili nui ʻo Kelemania i ka hydrogen. Pela no o Iapana. Ke kūkulu nei ʻo Australia i nā ʻoihana hoʻopukapuka e hoʻouna i ka hydrogen ʻōmaʻomaʻo i Asia. ʻO ka uku ʻana paha o kēia pili e pili ana i nā kumukūʻai e iho wikiwiki aʻe ma mua o ka hoʻomaikaʻi ʻana o nā ʻakomi-a me ka wikiwiki ʻana o nā pā.
ʻO ka Ultra-Pokok{1}}Loaʻa Mea
Nā mea hoʻopaʻa kiʻekiʻemālama i ka ikehu electrostatically ma mua o ka electrochemically. Hiki iā lākou ke hoʻopaʻa a hoʻokuʻu kokoke koke, mālama i nā miliona o nā pōʻai, a hāʻawi i ka mana hoʻohenehene. ʻO ka mea hiki ʻole iā lākou ke mālama i ka ikehu. Hiki i ka panakō supercapacitor ka nui o ka ipu lawe moku ke mālama i ka mea e paʻa ai ka puʻe pākahiko e like me ka nui o ka pahu.
ʻO ko lākou wahi ʻoluʻolu, ʻo ia ka -pōkole pōkole: hoʻopololei hou i nā ʻōnaehana transit, hoʻomaʻamaʻa i ka hāʻawi ʻana i ka mana i nā mea hoʻonoho hou, e hāʻawi ana i kēlā ʻāpana-kekona o ka mana e pono ai ka UPS ma mua o ka lawe ʻana i nā pā.
Superconducting magnetic hoʻopaʻa ikehu(SMES) ʻoi aku ka maikaʻi. E mālama i ka ikehu i loko o ke kahua mākēneki i hana ʻia e nā coils superconducting i hoʻoluʻu i nā mahana cryogenic. Kokoke-pane koke, ʻaʻohe hoʻohaʻahaʻa, ola pōʻaiapuni palena ʻole. Akā, ʻo nā kumukūʻai a me ka paʻakikī o ka mālama ʻana i nā mahana superconducting ua mālama ʻo SMES i nā noi niche -ka hapa nui o ka mana no nā mea hana semiconductor a me nā mea hana ʻē aʻe kahi e hoʻemi ai ka uila uila i nā miliona.
Ka Waihona Kaumaha: Ka Manaʻo Kahiko Hou
Hoʻokahi ʻano ʻē aʻe e pono e haʻi ʻia: ʻo ka ʻumekaumaha- ʻōnaehana ʻaʻole i hoʻomoʻa ʻia i ka wai.
ʻO ka waihona ikehuke kūkulu nei i nā ʻōnaehana crane e hoʻopaʻa a wehe i nā poloka paʻa nui. E hoʻokiʻekiʻe i nā poloka i ka wā liʻiliʻi o ka ikehu, e hoʻohaʻahaʻa iā lākou ma o nā mea hana ke makemake ʻoe i ka mana. ʻO ka wai wai me ka wai ʻole.
Ke ʻimi nei nā hui ʻē aʻe i nā mina i haʻalele ʻia-i lalo o ke kumu, e hoʻokiʻekiʻe i luna. A i ʻole nā hale kiaʻi -kūkulu ʻia. A i ʻole nā manaʻo e pili ana i nā kaʻa kaʻa i hoʻopiha ʻia me nā pōhaku ma nā ala i nclined.
Ke waiho nei ka jure i ka hiki ke hoʻokūkū ʻoihana. He ha'aha'a loa ka nui o ka ikehu o ka waiho 'umekaumaha-pono 'oe i ka nui a me ke ki'eki'e no ka mālama 'ana i ka ikehu. Akā, hoʻopaʻapaʻa ka poʻe kākoʻo ʻo ka hoʻohana ʻana i nā mea haʻahaʻa (paʻa, ʻiliʻili) a me nā mīkini maʻalahi hiki ke paʻi i nā pila ma ke kumukūʻai no nā noi lōʻihi -.
No laila he aha ka mea nui?
Inā ua heluhelu ʻoe i kēia mamao, e noʻonoʻo paha ʻoe: ʻo wai ka ʻenehana i lanakila?
Ninau hewa.
ʻAʻole lanakila ka mālama ʻana i ka ikehu -lawe-makeke āpau. Hoʻopili nā ʻenehana like ʻole i nā niches like ʻole e pili ana i ka lōʻihi, ka manawa pane, ka wahi, ka hoʻolālā kumukūʻai, a me ka noi.
Pono e hoʻoponopono pinepine i nā milliseconds? ʻO nā huila lele a i ʻole nā pākahi. Pono ʻehā hola hoʻihoʻi no kahi mea kanu lā? Lithium{1}}ion a i ʻole nā ʻōhua kahe. Pono e hoʻololi i ke koena hiki ke hoʻololi hou? ʻO ka hydrogen paha, a i ʻole ka wai paila inā ʻae ʻia ka honua. Pono e hooluolu i kahi hale i ka wā e koi nui ai? Waiho hau.
ʻAʻole e holo ka mākia o ka wā e hiki mai ana ma ka ʻenehana mālama hoʻokahi. E hoʻopaʻa ʻia i nā ʻenehana he nui-supercapacitors no ka pane koke ʻana, nā ʻakika no nā minuke a i nā hola, ka wai paila no ka holo paikikala i kēlā me kēia lā, ka hydrogen a i ʻole ka wela no ka lōʻihi. E hoʻopiha ʻia kēlā me kēia slot i ka spectrum lōʻihi e kēlā me kēia ʻenehana e hāʻawi i ka ʻoihana waiwai maikaʻi loa no kēlā noi kikoʻī.
ʻO ka mea hoihoi, ʻo ka hāʻule ʻana o nā kumukūʻai ma waena o kēia mau ʻāpana. Ua ʻoi aku ka nui o nā kumukūʻai pākahi Lithium{1}}ion. Ke hahai nei nā Electrolyzers i kahi ʻano aʻo like. Ke piʻi aʻe nei ka hana pākaukau kahe. ʻO ka pumped hydro ke ʻike nei i nā mea hou me nā ʻōnaehana loop -paʻa a me nā waihona wai lalo.
He ʻumi makahiki i hala aku nei, ʻaʻohe o kēia mea i manaʻo ʻia e hiki ke hoʻokele waiwai. I kēia manawa? ʻO ka waihona ka ʻāpana wikiwiki loa-o ka māhele ikehu.