How scientists turn lakes into giant batteries

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Vadim Gusik

As of 2020, the world’s biggest lithium-ion battery

В 2020 году самый большой литий-ионный аккумулятор

is hooked up to the Southern California power grid

подключён к Южнокалифорнийской энергетической сети

and can provide 250 million watts of power,

и имеет мощность 250 миллионов ватт,

or enough to power about 250,000 homes.

что достаточно для обеспечения энергией 250 тысяч домов.

But it’s actually not the biggest battery in the world:

Однако самая большая батарейка в мире —

these lakes are.

вот эти озёра.

Wait— how can a pair of lakes be a battery?

Минуточку — как это озёра могут быть источником питания?

To answer that question, it helps to define a battery:

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо дать определение батарейки —

it’s simply something that stores energy and releases it on demand.

это устройство для хранения энергии и высвобождения её, когда необходимо.

The lithium-ion batteries that power our phones, laptops, and cars

Литий-ионные аккумуляторы, что имеются у нас в мобильных телефонах,

компьютерах и автомобилях — всего лишь один тип батареек.

are just one type.

They store energy in lithium ions.

Энергия в них хранится в ионах лития.

To release the energy, the ions are separated from their electrons,

Для высвобождения энергии ионы отделяются от их электронов

then rejoined at the other end of the battery

и затем аккумулируются на другом конце батарейки,

as a new molecule with lower energy.

превращаясь в новые молекулы с уже меньшим уровнем энергии.

How do the two lakes store and release energy?

Но как же выделять энергию могут два озера?

First, one is 300 meters higher than the other.

Во-первых, одно из них расположено на 300 метров выше другого.

Electricity powers pumps that move billions of liters of water

При помощи электричества мощные насосы закачивают миллиарды литров воды

from the lower lake to the higher one.

из нижнего в верхнее озеро.

This stores the energy by giving the water extra gravitational potential energy.

Так энергия хранится в воде в виде дополнительной гравитационной энергии.

Then, when there’s high demand for electricity,

Когда возникает большая потребность в электричестве,

valves open, releasing the stored energy by letting water flow downhill

открываются шлюзы и хранящаяся энергия

высвобождается из воды, которая низвергаясь вниз,

to power 6 giant turbines that can generate 3 billion watts of power

вращает 6 гигантских турбин, вырабатывающих 3 миллиарда ватт энергии

for 10 hours.

за 10 часов.

We’re going to need more and more giant batteries.

Нам потребуется всё больше гигантских батареек.

That’s because right now, generating enough electricity to power the world

Всё потому, что сейчас для выработки достаточного количества энергии

produces an unsustainable amount of greenhouse gas:

в мире выделяется громаднейший объём парниковых газов —

14 billion tons per year.

14 миллиардов тонн в год.

We’ll need to get that number down to net-zero.

И нам необходимо будет свести эту цифру к нулю.

But many clean energy sources can’t produce electricity 24/7.

Но чистые источники энергии не могут круглосуточно вырабатывать энергию.

So to make the switch, we need a way to store the electricity until it's needed.

Поэтому, если мы хотим перейти на них, нам нужно как-то хранить электричество.

That means we need grid-scale batteries:

Это означает, что нам нужны крупномасштабные аккумуляторы,

batteries big enough to power multiple cities.

большие настолько, чтобы подпитывать энергией несколько городов.

Unfortunately, neither of the giant batteries we’ve talked about so far

К сожалению, ни один из упомянутых гигантских аккумуляторов

can solve this problem.

не решит эту проблему.

The two lakes setup requires specific geography, takes up a lot of land,

Для двух озёр потребуется определённый ландшафт и очень много земли,

and has high upfront costs to build.

а чтобы возвести нечто подобное, — высокие первоначальные затраты.

The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,

И пока гигантский литий-ионный аккумулятор в Калифорнии

can power about 250,000 homes, yes, but only for an hour.

да, способен обеспечивать энергией 250 тысяч домов, но... в течение часа.

Lithium-ion batteries are great for things that don’t use a lot of power.

Литий-ионные батарейки идеально подходят для устройств,

не потребляющих много энергии.

But to store a lot of energy, they have to be huge and heavy.

Но для хранения огромного объёма энергии нужны огромные и тяжёлые аккумуляторы.

That’s why electric planes aren’t a thing:

Именно поэтому и не получили развития электрические самолёты:

the best electric plane can only carry two people

самый мощный электросамолёт способен за одну зарядку перевозить двух человек

for about 1,000 kilometers on one charge,

на расстояние примерно тысяча километров,

or its batteries would be too heavy to fly.

иначе самолёт просто не взлетит из-за веса аккумуляторов.

A typical commercial jet can carry 300 people over 14,000 km

Обычный коммерческий авиалайнер способен за одну заправку

преодолеть более 14 тысяч километров с 300 людьми на борту.

before refueling.

Lithium-ion batteries also require certain heavy metals to make.

Также на производство литий-ионных аккумуляторов

требуются некоторые твёрдые металлы.

These resources are limited, and mining them often causes environmental damage.

Эти ресурсы ограничены, а их добыча зачастую наносит ущерб экологии.

Inventors all over the world are rising to the challenge

По всему миру учёные-изобретатели бьются над непростой задачей

of making batteries that can meet our needs—

разработки аккумулятора, который бы отвечал нашим потребностям.

many of them even weirder than the two lakes.

Многие их идеи выглядят намного более странными, чем два озера.

One company is building a skyscraper battery.

Одна компания строит батарейку-небоскрёб.

When the sun is shining, a crane powered by solar energy

Когда светит солнце, кран, работающий на солнечной энергии

piles blocks on top of each other in a tower.

складывает башню из блоков.

At night, the cranes let gravity pull the blocks down

А ночью под действием гравитации блоки опускаются вниз,

and use the resulting power to spin generators.

а образующаяся при этом энергия, вращает генераторы.

Though there have been some early setbacks,

Несмотря на некоторые надостатки

another promising approach involves heating up salts until they melt.

ещё один обещающий подход включает в себя подогрев и расплавление солей.

The molten salt can be stored until there’s a high demand for electricity,

Расплавленную соль можно хранить и затем использовать для подогрева воды,

then used to boil water.

когда возникнет потребность в электричестве.

The steam can power turbines that generate electricity.

Образующийся в результате пар вращает турбины и вырабатывает электричество.

Another idea: bio-batteries made from paper, powered by bacteria,

Ещё одна идея — бумажные био-аккумуляторы,

and activated by spit.

работающие на бактериях и слюне.

Bacteria release energy in the form of electrons when they metabolize glucose,

При метаболизме гоюкозы бактерии выделяют энергию в виде электроном,

and at least one species of bacteria can transfer those electrons

а один из видов бактерий способен выводить эти электроны за пределы клеток,

outside its cells, completing a circuit.

таким образом замыкая сеть.

While these batteries won’t power a city, or even a house,

И хотя такие батарейки не смогут питать город и даже дом,

they don't have the waste and cost concerns of traditional batteries.

тем не менее от них меньше вреда и они дешевле традиционных аккумуляторов.

From vast mountain lakes to microscopic bacteria,

От больших горных озёр до микроскопических бактерий,

from seawater batteries that bypass the need for heavy metals

от аккумуляторов на морской воде, для которых не нужны тяжёлые металлы,

to nuclear batteries that power deep space missions,

до радиоизотопных источников энергии, применяемых в космических исследованиях,

we're constantly rethinking what a battery can be.

мы постоянно работаем над новыми источниками питания.

The next unlikely battery could be hiding in plain sight—

И возможно, где-то у всех на виду прячется неизвестная батарейка

just waiting to be discovered and help us achieve a sustainable future.

и просто ждёт своего открытия в целях построения более устойчивого будущего.