How can we store more energy from the sun and the wind?
By Daniel Thomas Business reporter
It could be a scene from a science fiction movie.
Deep in the Nevada desert, thousands of mirrors arrayed in concentric circles face the sky, lit up by the sun.
All this reflected sunshine is directed to the top of a 640 ft (195m) tower standing in their midst.
It's an innovative power plant generating electricity, but not in a way you might expect. And it can carry on doing so even after the sun goes down.
How?
The concentrated light heats up liquid salt pumped to the top of the tower - the temperature reaches 566C (1,050F) - and this heat is then used to make steam to power an electricity generator in another part of the plant.
Receiver at top of solar plant towerImage copyrightSolar Reserve
Image caption
The receiver at the top of the tower heats up its liquid salt contents to 566C (1,050F)
"The issue with solar traditionally is it is an intermittent power source - you can only produce electricity when the sun is shining," explains Kevin Smith, whose company Solar Reserve built the Crescent Dunes plant.
"But because we store the energy as heat, we can reliably produce electricity 24 hours a day, just like a conventional gas fired power station."
Growing market
The plant is one of a raft of sustainable energy storage solutions trying to address renewable energy's Achilles heel: its variability - ignoring tidal power's constancy.
If we could store the electricity that sun and wind produce, we could tap into those stores when production dips.
Spanish Canary island El HierroImage copyrightGetty Images
Image caption
Wind power on El Hierro generates electricity and pumps water up to a reservoir
And this is the only way we're going to mount an effective challenge to the dominance of fossil fuels, experts say. Yes, tidal power is renewable and constant, but as yet, we haven't found commercially viable ways of tapping into it.
Storage methods currently being used around the world include batteries, flywheels, geothermal plants, compressed air and hydrogen - even ice. But the the most popular method is hydro power - water pumped to the top of a mountain and then released to power turbines at the bottom.
According to research company Navigant, global energy storage installations are going to rise from about 1,750 megawatts (MW) in 2016 to nearly 11,000 MW by 2020.
German wind farm with sunriseImage copyrightGetty Images
Image caption
Renewables dilemma: What do we do when the wind doesn't blow and the sun doesn't shine?
"We are moving away from very large conventional power stations that produce electricity which is sent through the grid to consumers, to a system where power is produced in a much more distributed way," says IHS's Sam Wilkinson.
"So storage is obviously a major focus, because it allows you to compensate for and correct for a lot of that fluctuating generation that comes from renewables."
Power to the people
Our homes are increasingly being used for energy storage as well.
Tesla's Powerwall, announced earlier this year, is just one of a crop of new storage batteries designed for domestic use.
The US electric car manufacturer points out that the average household uses more electricity in the morning and evening than during the day, when solar energy is plentiful. So its battery charges during the day from solar roof panels, then powers the home in the evening.
"Without a home battery, excess solar energy is often sold to the power company and purchased back in the evening [at a higher price]," Tesla argues.
"The mismatch adds demand on power plants and increases carbon emissions," it adds.
Jump media playerMedia player helpOut of media player. Press enter to return or tab to continue.
Media captionThe BBC's Richard Taylor explains how the Tesla home battery would work
The same principle is being applied at a new housing development in Hoog Dalem, the Netherlands - part of the Universal Smart Energy Framework project being rolled out by a consortium of companies, including ABB, IBM and Stedin.
Solar-panelled homes are equipped with batteries to store the energy produced during the day for use when the sun goes down.
Used in conjunction with smart meters - which help businesses and domestic users manage electricity use more efficiently - home batteries could revolutionise the way we consume energy, proponents argue.
'Three tennis courts'
Larger battery plants such as Smarter Network Storage (SNS) in Leighton Buzzard, UK, are also likely to play a big role.
The plant comprises 50,000 lithium-ion battery cells, across a site the size of three tennis courts. It can store enough energy to power 1,100 typical UK homes for a day during times of average demand.
Jump media playerMedia player helpOut of media player. Press enter to return or tab to continue.
Media captionNeil Bradford reports from Leighton Buzzard in Bedfordshire, the site of Europe's largest battery
Nick Heyward, who manages the UK Power Networks project, explains that our electricity grids need to balance supply and demand at all times, but they are struggling to cope as more wind and solar power comes online.
"One solution could be to add capacity to the existing grid, but that could be very expensive and disruptive," he says. "And then you have the problem of energy curtailment - where wind and solar plants are switched off when there isn't much demand, which is a waste."
Storage systems like SNS offer the ability to export energy to the grid at times of high demand, and keep it in reserve when demand is low.
Mr Heyward believes that if such plants were replicated across the UK, it could unlock more than £600m ($895m) of benefits annually by 2040.
Green but unclean?
But environmentalists are concerned that many of the constituents in the conventional battery, such as cobalt and nickel, are pollutants. So the race is on to find cleaner alternatives.
Woman working on stack of Aquion batteriesImage copyrightAquion
Image caption
Aquion's saltwater batteries can be stacked in several ways to meet differing energy needs
Aquion's saltwater and manganese oxide battery is made from more sustainable materials than the typical lithium-ion battery, tolerates more charge and discharge cycles, costs less, and doesn't catch fire, the company maintains.
Ambri, meanwhile, has developed a liquid metal battery, which it says is low-cost and emissions free. It also says its liquid electrodes are stronger than the solid ones found in common batteries, and thus less susceptible to failure.
While such innovations may be welcome, the fact remains that the US still derives the vast majority of its electrical storage from pumped hydro - which is not one of the most efficient energy storage technologies.
Hydroelectric motor in Brest Harbour, FranceImage copyrightGetty Images
Image caption
Could tidal power be a renewable - and constant - source of electricity?
The number of projects in the pipeline bodes well, says the Energy Storage Association, but we are still a long way from the storage levels we need.
One big impediment is regulation - or lack of it. Governments around the world are only now beginning to respond to this new energy landscape.
วิธีการที่เราสามารถเก็บพลังงานจากดวงอาทิตย์และลม? โดยแดเนียลโทมัสนักข่าวธุรกิจมันอาจจะเป็นภาพจากภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์ที่. ลึกลงไปในทะเลทรายเนวาดาพันกระจกสวมวงกลมเผชิญท้องฟ้าสว่างขึ้นโดย อาทิตย์ทั้งหมดนี้สะท้อนแสงแดดเป็นผู้กำกับที่ด้านบนของ640 ฟุต (195m) หอยืนอยู่ในท่ามกลางของพวกเขา. มันเป็นโรงไฟฟ้าที่เป็นนวัตกรรมการผลิตกระแสไฟฟ้า แต่ไม่ใช่ในแบบที่คุณอาจคาดหวัง และสามารถดำเนินการในการทำเช่นนั้นแม้หลังจากพระอาทิตย์ตกดิน. อย่างไรแสงเข้มข้นร้อนขึ้นเกลือสูบของเหลวที่ด้านบนสุดของหอ - อุณหภูมิถึง 566C (1,050F) - และความร้อนนี้จะถูกนำมาใช้เพื่อให้ไอน้ำให้กับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้าในส่วนของพืชอื่น. รับที่ด้านบนของพืชพลังงานแสงอาทิตย์ towerImage copyrightSolar สำรองคำอธิบายภาพรับที่ด้านบนสุดของหอคอยที่ร้อนขึ้นเนื้อหาเกลือเหลวในการ 566C (1,050F) "ปัญหากับแสงอาทิตย์มันเป็นประเพณี เป็นแหล่งพลังงานที่สม่ำเสมอ - คุณสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อดวงอาทิตย์จะส่องแสง "อธิบายเควินสมิ ธ ซึ่ง บริษัท พลังงานแสงอาทิตย์สำรองสร้างโรงงาน Crescent Dunes." แต่เพราะเราเก็บพลังงานความร้อนที่เราได้อย่างน่าเชื่อถือสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ตลอด 24 ชั่วโมง วันเช่นเดียวกับก๊าซธรรมดายิงสถานีพลังงาน ". การเจริญเติบโตของตลาดพืชที่เป็นหนึ่งในแพของโซลูชั่นการจัดเก็บพลังงานที่ยั่งยืนพยายามที่จะแก้ไขจุดอ่อนพลังงานทดแทนของส้นเท้า:. ความแปรปรวนของ - ไม่สนใจความมั่นคงพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงของถ้าเราสามารถเก็บไฟฟ้าที่ดวงอาทิตย์และลมผลิตเราสามารถแตะลงในร้านค้าเหล่านั้นเมื่อ dips ผลิต. สเปนเกาะคะเนรีเอ HierroImage copyrightGetty รูปภาพภาพคำอธิบายพลังงานลมในEl Hierro สร้างกระแสไฟฟ้าและปั๊มน้ำได้ถึงอ่างเก็บน้ำและนี่เป็นวิธีเดียวที่เรากำลังจะติดความท้าทายที่มีประสิทธิภาพในการปกครองของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า ใช่กระแสไฟฟ้าเป็นพลังงานทดแทนและคง แต่เป็น แต่เรายังไม่พบวิธีการเชิงพาณิชย์ของการเคาะลงไป. วิธีการจัดเก็บข้อมูลในปัจจุบันมีการใช้ทั่วโลกรวมถึงแบตเตอรี่ flywheels พืชความร้อนใต้พิภพอัดอากาศและไฮโดรเจน - แม้น้ำแข็ง แต่วิธีที่นิยมมากที่สุดคือการไฟฟ้าพลังน้ำ -. น้ำสูบไปด้านบนของภูเขาและปล่อยออกมาแล้วกังหันพลังงานที่ด้านล่างตามที่บริษัท วิจัย Navigant, การติดตั้งการจัดเก็บพลังงานทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 1,750 เมกะวัตต์ (MW) ใน 2016 เกือบ 11,000 เมกะวัตต์ในปี 2020 ฟาร์มกังหันลมเยอรมัน sunriseImage copyrightGetty ภาพคำอธิบายภาพพลังงานทดแทนภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออก: สิ่งใดที่เราทำเมื่อลมไม่เป่าและดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสง? "เราจะย้ายออกจากโรงไฟฟ้าทั่วไปมีขนาดใหญ่มาก ที่การผลิตไฟฟ้าการผลิตซึ่งจะถูกส่งผ่านตารางให้กับผู้บริโภคเพื่อให้ระบบที่ใช้พลังงานที่ผลิตในวิธีการกระจายอื่น ๆ อีกมากมาย "ไอเอชเอของแซมวิลกินสันกล่าวว่า." ดังนั้นการจัดเก็บข้อมูลจะเห็นได้ชัดเป็นสิ่งสำคัญเพราะจะช่วยให้คุณเพื่อชดเชยและถูกต้อง สำหรับจำนวนมากว่ารุ่นมีความผันผวนที่มาจากพลังงานหมุนเวียนได้. "พลังงานเพื่อคนที่บ้านของเราเพิ่มขึ้นจะถูกใช้สำหรับการจัดเก็บพลังงานเช่นกัน. PowerWall ของเทสลาประกาศปีก่อนหน้านี้เป็นเพียงหนึ่งในการเพาะปลูกของแบตเตอรี่จัดเก็บข้อมูลใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับประเทศ ใช้. ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าของสหรัฐชี้ให้เห็นว่าโดยเฉลี่ยครัวเรือนใช้ไฟฟ้ามากขึ้นในช่วงเช้าและเย็นกว่าในช่วงวันเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์อุดมสมบูรณ์ ดังนั้นค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ในระหว่างวันจากการติดตั้งหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์แล้วอำนาจบ้านในตอนเย็น. "โดยแบตเตอรี่บ้านพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินมักจะขายให้กับ บริษัท พลังงานและซื้อกลับในช่วงเย็น [ในราคาที่สูง]" เทสลาระบุ. "การเพิ่มความต้องการที่ไม่ตรงกันเกี่ยวกับโรงไฟฟ้าและการเพิ่มขึ้นของการปล่อยก๊าซคาร์บอน" จะเพิ่ม. กระโดดสื่อ playerMedia Helpout เล่นของผู้เล่นสื่อ กด Enter เพื่อส่งคืนหรือแท็บเพื่อดำเนินการต่อ. สื่อ captionThe บีบีซีริชาร์ดเทย์เลอร์อธิบายถึงวิธีการแบตเตอรี่บ้าน Tesla จะทำงานหลักการเดียวกันนี้จะถูกนำมาใช้ในการพัฒนาที่อยู่อาศัยใหม่ในHoog Dalem, เนเธอร์แลนด์ - ส่วนหนึ่งของโครงการกรอบพลังงานสมาร์ทยูนิเวอร์แซถูกรีด . โดยกลุ่ม บริษัท รวมทั้ง ABB, IBM และ Stedin บ้านพลังงานแสงอาทิตย์กรุมีการติดตั้งแบตเตอรี่ในการจัดเก็บพลังงานที่ผลิตในระหว่างวันสำหรับการใช้งานเมื่อพระอาทิตย์ตกดิน. ใช้ร่วมกับมาร์ทเมตร - ซึ่งช่วยให้ธุรกิจและในประเทศ ผู้ใช้จัดการการใช้ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ - แบตเตอรี่บ้านสามารถปฏิวัติวิธีที่เราใช้พลังงานที่ผู้เสนอเถียง. 'สามสนามเทนนิส' พืชแบตเตอรี่ขนาดใหญ่เช่นที่ชาญฉลาดการจัดเก็บข้อมูลเครือข่าย (SNS) ในอีแร้งเลห์, อังกฤษ, นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะมีบทบาทสำคัญ . โรงงานประกอบด้วย 50,000 ลิเธียมไอออนเซลล์แบตเตอรี่ข้ามไซต์ขนาดของสามสนามเทนนิส สามารถเก็บพลังงานเพียงพอที่จะใช้พลังงาน 1,100 บ้านในสหราชอาณาจักรโดยทั่วไปสำหรับวันในช่วงเวลาของความต้องการเฉลี่ย. กระโดดเครื่องเล่นสื่อ playerMedia Helpout ของเครื่องเล่นสื่อ กด Enter เพื่อส่งคืนหรือแท็บเพื่อดำเนินการต่อ. สื่อ captionNeil แบรดฟอรายงานจากอีแร้งเลห์ใน Bedfordshire เว็บไซต์ของแบตเตอรี่ยุโรปที่ใหญ่ที่สุดของนิคHeyward, ผู้บริหารโครงการสหราชอาณาจักรเครือข่ายพาวเวอร์, อธิบายว่ากริดไฟฟ้าของเราจะต้องมีความสมดุลของอุปสงค์และอุปทานตลอดเวลา แต่พวกเขากำลังดิ้นรนเพื่อรับมือลมมากขึ้นและพลังงานแสงอาทิตย์มาออนไลน์. "หนึ่งในการแก้ปัญหาอาจจะมีการเพิ่มกำลังการผลิตไปยังตารางที่มีอยู่ แต่ที่อาจจะมีราคาแพงมากและก่อกวน" เขากล่าว "แล้วคุณมีปัญหาของการลดการใช้พลังงาน - ที่ลมและพืชพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกปิดเมื่อไม่มีความต้องการมากซึ่งเป็นของเสีย." ระบบการจัดเก็บข้อมูลเช่น SNS มีความสามารถในการส่งออกพลังงานไปยังตารางในช่วงเวลาของสูง ความต้องการและเก็บไว้ในทุนสำรองเมื่อมีความต้องการอยู่ในระดับต่ำ. นาย Heyward เชื่อว่าถ้าพืชดังกล่าวถูกจำลองแบบทั่วสหราชอาณาจักรก็อาจปลดล็อคมากกว่า£ 600m ($ 895m) ของผลประโยชน์เป็นประจำทุกปีโดย 2040 สีเขียว แต่ไม่สะอาดแต่สิ่งแวดล้อมมีความกังวล ว่าหลายองค์ประกอบในแบตเตอรี่แบบเดิมเช่นโคบอลต์และนิกเกิลมีมลพิษ ดังนั้นการแข่งขันที่มีการต่อไปเพื่อหาทางเลือกที่สะอาด. ผู้หญิงที่ทำงานเกี่ยวกับสแต็คของ Aquion batteriesImage copyrightAquion ภาพคำอธิบายAquion แบตเตอรี่น้ำเค็มสามารถซ้อนกันในหลายวิธีที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานที่แตกต่างกันความต้องการน้ำเค็มAquion และแบตเตอรี่แมงกานีสออกไซด์ที่ทำจากวัสดุที่ยั่งยืนมากขึ้นกว่าลิเธียมทั่วไป -ion แบตเตอรี่ทนค่าใช้จ่ายมากขึ้นและรอบจำหน่ายค่าใช้จ่ายน้อยลงและไม่ลุกไหม้ บริษัท รักษา. Ambri ในขณะเดียวกันได้มีการพัฒนาแบตเตอรี่โลหะเหลวที่จะกล่าวว่าอยู่ในระดับต่ำค่าใช้จ่ายและการปล่อยก๊าซฟรี นอกจากนี้ยังกล่าวว่าขั้วไฟฟ้าของเหลวที่มีความแข็งแกร่งกว่าคนที่เป็นของแข็งที่พบในแบตเตอรี่ทั่วไปและจึงน้อยไวต่อความล้มเหลว. ในขณะที่นวัตกรรมดังกล่าวอาจได้รับการต้อนรับที่จริงก็ยังคงอยู่ที่สหรัฐยังคงเกิดขึ้นส่วนใหญ่ของการจัดเก็บไฟฟ้าจากพลังน้ำสูบ - . ซึ่งไม่ได้เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพที่สุดมอเตอร์ไฟฟ้าในเบรสต์ท่าเรือFranceImage copyrightGetty ภาพคำอธิบายภาพที่สามารถใช้พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงเป็นพลังงานทดแทน- และคง? - แหล่งที่มาของการผลิตไฟฟ้าจำนวนโครงการในท่อลางที่ดี, พลังงานกล่าวว่า . เก็บสมาคม แต่เรายังคงเป็นทางยาวจากระดับการจัดเก็บข้อมูลที่เราต้องการหนึ่งอุปสรรคใหญ่คือการควบคุม- หรือขาดมัน รัฐบาลทั่วโลกเป็นจุดเริ่มต้นเพียงตอนนี้จะตอบสนองต่อภูมิทัศน์พลังงานใหม่นี้
การแปล กรุณารอสักครู่..