How scientists turn lakes into giant batteries

653,110 views ・ 2021-02-22

TED-Ed


Пожалуйста, дважды щелкните на английские субтитры ниже, чтобы воспроизвести видео.

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Vadim Gusik
00:06
As of 2020, the world’s biggest lithium-ion battery
0
6663
4000
В 2020 году самый большой литий-ионный аккумулятор
00:10
is hooked up to the Southern California power grid
1
10663
2875
подключён к Южнокалифорнийской энергетической сети
00:13
and can provide 250 million watts of power,
2
13538
4541
и имеет мощность 250 миллионов ватт,
00:18
or enough to power about 250,000 homes.
3
18079
3917
что достаточно для обеспечения энергией 250 тысяч домов.
00:21
But it’s actually not the biggest battery in the world:
4
21996
3792
Однако самая большая батарейка в мире —
00:25
these lakes are.
5
25788
2500
вот эти озёра.
00:28
Wait— how can a pair of lakes be a battery?
6
28288
3916
Минуточку — как это озёра могут быть источником питания?
00:32
To answer that question, it helps to define a battery:
7
32621
3291
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо дать определение батарейки —
00:35
it’s simply something that stores energy and releases it on demand.
8
35912
4542
это устройство для хранения энергии и высвобождения её, когда необходимо.
00:40
The lithium-ion batteries that power our phones, laptops, and cars
9
40454
4542
Литий-ионные аккумуляторы, что имеются у нас в мобильных телефонах,
компьютерах и автомобилях — всего лишь один тип батареек.
00:44
are just one type.
10
44996
1500
00:46
They store energy in lithium ions.
11
46496
2791
Энергия в них хранится в ионах лития.
00:49
To release the energy, the ions are separated from their electrons,
12
49287
3750
Для высвобождения энергии ионы отделяются от их электронов
00:53
then rejoined at the other end of the battery
13
53037
2500
и затем аккумулируются на другом конце батарейки,
00:55
as a new molecule with lower energy.
14
55537
3000
превращаясь в новые молекулы с уже меньшим уровнем энергии.
00:59
How do the two lakes store and release energy?
15
59329
3125
Но как же выделять энергию могут два озера?
01:02
First, one is 300 meters higher than the other.
16
62454
4125
Во-первых, одно из них расположено на 300 метров выше другого.
01:06
Electricity powers pumps that move billions of liters of water
17
66579
4084
При помощи электричества мощные насосы закачивают миллиарды литров воды
01:10
from the lower lake to the higher one.
18
70663
2625
из нижнего в верхнее озеро.
01:13
This stores the energy by giving the water extra gravitational potential energy.
19
73288
5375
Так энергия хранится в воде в виде дополнительной гравитационной энергии.
01:18
Then, when there’s high demand for electricity,
20
78663
2916
Когда возникает большая потребность в электричестве,
01:21
valves open, releasing the stored energy by letting water flow downhill
21
81579
5292
открываются шлюзы и хранящаяся энергия
высвобождается из воды, которая низвергаясь вниз,
01:26
to power 6 giant turbines that can generate 3 billion watts of power
22
86871
5417
вращает 6 гигантских турбин, вырабатывающих 3 миллиарда ватт энергии
01:32
for 10 hours.
23
92288
1750
за 10 часов.
01:34
We’re going to need more and more giant batteries.
24
94038
3833
Нам потребуется всё больше гигантских батареек.
01:37
That’s because right now, generating enough electricity to power the world
25
97871
4042
Всё потому, что сейчас для выработки достаточного количества энергии
01:41
produces an unsustainable amount of greenhouse gas:
26
101913
3958
в мире выделяется громаднейший объём парниковых газов —
01:45
14 billion tons per year.
27
105871
3125
14 миллиардов тонн в год.
01:48
We’ll need to get that number down to net-zero.
28
108996
3458
И нам необходимо будет свести эту цифру к нулю.
01:52
But many clean energy sources can’t produce electricity 24/7.
29
112454
4667
Но чистые источники энергии не могут круглосуточно вырабатывать энергию.
01:57
So to make the switch, we need a way to store the electricity until it's needed.
30
117121
5667
Поэтому, если мы хотим перейти на них, нам нужно как-то хранить электричество.
02:02
That means we need grid-scale batteries:
31
122788
3083
Это означает, что нам нужны крупномасштабные аккумуляторы,
02:05
batteries big enough to power multiple cities.
32
125871
3458
большие настолько, чтобы подпитывать энергией несколько городов.
02:10
Unfortunately, neither of the giant batteries we’ve talked about so far
33
130121
4000
К сожалению, ни один из упомянутых гигантских аккумуляторов
02:14
can solve this problem.
34
134121
1500
не решит эту проблему.
02:16
The two lakes setup requires specific geography, takes up a lot of land,
35
136663
5083
Для двух озёр потребуется определённый ландшафт и очень много земли,
02:21
and has high upfront costs to build.
36
141746
3208
а чтобы возвести нечто подобное, — высокие первоначальные затраты.
02:24
The giant lithium-ion battery in California, meanwhile,
37
144954
3834
И пока гигантский литий-ионный аккумулятор в Калифорнии
02:28
can power about 250,000 homes, yes, but only for an hour.
38
148788
5791
да, способен обеспечивать энергией 250 тысяч домов, но... в течение часа.
02:34
Lithium-ion batteries are great for things that don’t use a lot of power.
39
154579
4542
Литий-ионные батарейки идеально подходят для устройств,
не потребляющих много энергии.
02:39
But to store a lot of energy, they have to be huge and heavy.
40
159121
5042
Но для хранения огромного объёма энергии нужны огромные и тяжёлые аккумуляторы.
02:44
That’s why electric planes aren’t a thing:
41
164163
2875
Именно поэтому и не получили развития электрические самолёты:
02:47
the best electric plane can only carry two people
42
167038
2750
самый мощный электросамолёт способен за одну зарядку перевозить двух человек
02:49
for about 1,000 kilometers on one charge,
43
169788
2875
на расстояние примерно тысяча километров,
02:52
or its batteries would be too heavy to fly.
44
172663
2666
иначе самолёт просто не взлетит из-за веса аккумуляторов.
02:55
A typical commercial jet can carry 300 people over 14,000 km
45
175704
5917
Обычный коммерческий авиалайнер способен за одну заправку
преодолеть более 14 тысяч километров с 300 людьми на борту.
03:01
before refueling.
46
181663
1375
03:03
Lithium-ion batteries also require certain heavy metals to make.
47
183204
4709
Также на производство литий-ионных аккумуляторов
требуются некоторые твёрдые металлы.
03:07
These resources are limited, and mining them often causes environmental damage.
48
187913
5541
Эти ресурсы ограничены, а их добыча зачастую наносит ущерб экологии.
03:13
Inventors all over the world are rising to the challenge
49
193454
3250
По всему миру учёные-изобретатели бьются над непростой задачей
03:16
of making batteries that can meet our needs—
50
196704
2959
разработки аккумулятора, который бы отвечал нашим потребностям.
03:19
many of them even weirder than the two lakes.
51
199663
3333
Многие их идеи выглядят намного более странными, чем два озера.
03:23
One company is building a skyscraper battery.
52
203621
3500
Одна компания строит батарейку-небоскрёб.
03:27
When the sun is shining, a crane powered by solar energy
53
207121
3958
Когда светит солнце, кран, работающий на солнечной энергии
03:31
piles blocks on top of each other in a tower.
54
211079
3459
складывает башню из блоков.
03:34
At night, the cranes let gravity pull the blocks down
55
214538
3541
А ночью под действием гравитации блоки опускаются вниз,
03:38
and use the resulting power to spin generators.
56
218079
3459
а образующаяся при этом энергия, вращает генераторы.
03:42
Though there have been some early setbacks,
57
222621
2417
Несмотря на некоторые надостатки
03:45
another promising approach involves heating up salts until they melt.
58
225038
4416
ещё один обещающий подход включает в себя подогрев и расплавление солей.
03:49
The molten salt can be stored until there’s a high demand for electricity,
59
229454
4667
Расплавленную соль можно хранить и затем использовать для подогрева воды,
03:54
then used to boil water.
60
234121
2542
когда возникнет потребность в электричестве.
03:56
The steam can power turbines that generate electricity.
61
236663
4500
Образующийся в результате пар вращает турбины и вырабатывает электричество.
04:01
Another idea: bio-batteries made from paper, powered by bacteria,
62
241163
5125
Ещё одна идея — бумажные био-аккумуляторы,
04:06
and activated by spit.
63
246288
2500
работающие на бактериях и слюне.
04:08
Bacteria release energy in the form of electrons when they metabolize glucose,
64
248788
5083
При метаболизме гоюкозы бактерии выделяют энергию в виде электроном,
04:13
and at least one species of bacteria can transfer those electrons
65
253871
4417
а один из видов бактерий способен выводить эти электроны за пределы клеток,
04:18
outside its cells, completing a circuit.
66
258288
3875
таким образом замыкая сеть.
04:22
While these batteries won’t power a city, or even a house,
67
262163
4041
И хотя такие батарейки не смогут питать город и даже дом,
04:26
they don't have the waste and cost concerns of traditional batteries.
68
266204
4500
тем не менее от них меньше вреда и они дешевле традиционных аккумуляторов.
04:31
From vast mountain lakes to microscopic bacteria,
69
271496
3333
От больших горных озёр до микроскопических бактерий,
04:34
from seawater batteries that bypass the need for heavy metals
70
274829
3750
от аккумуляторов на морской воде, для которых не нужны тяжёлые металлы,
04:38
to nuclear batteries that power deep space missions,
71
278579
3709
до радиоизотопных источников энергии, применяемых в космических исследованиях,
04:42
we're constantly rethinking what a battery can be.
72
282288
3583
мы постоянно работаем над новыми источниками питания.
04:45
The next unlikely battery could be hiding in plain sight—
73
285871
3625
И возможно, где-то у всех на виду прячется неизвестная батарейка
04:49
just waiting to be discovered and help us achieve a sustainable future.
74
289496
4792
и просто ждёт своего открытия в целях построения более устойчивого будущего.
Об этом сайте

Этот сайт познакомит вас с видеороликами YouTube, полезными для изучения английского языка. Вы увидите уроки английского языка, преподаваемые высококлассными учителями со всего мира. Дважды щелкните по английским субтитрам, отображаемым на каждой странице видео, чтобы воспроизвести видео оттуда. Субтитры прокручиваются синхронно с воспроизведением видео. Если у вас есть какие-либо комментарии или пожелания, пожалуйста, свяжитесь с нами, используя эту контактную форму.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7