Oor die afgelope 50 jaar was daar 'n voortdurende toename in die wêreldwye elektrisiteitsverbruik, met 'n geskatte gebruik van ongeveer 25.300 Terawatt-uur in die jaar 2021. Met die oorgang na industrie 4.0 is daar 'n toename in energievereistes oor die hele wêreld. Hierdie getalle neem elke jaar toe, en sluit nie die kragvereistes van nywerheids- en ander ekonomiese sektore in nie. Hierdie industriële verskuiwing en hoë-kragverbruik word gekoppel aan meer tasbare gevolge vir klimaatsverandering as gevolg van oormatige emissies van kweekhuisgasse. Tans vertrou die meeste kragopwekkingsaanlegte en -fasiliteite baie op fossielbrandstofbronne (olie en gas) om aan sulke eise te voldoen. Hierdie klimaatsprobleme verbied addisionele energieopwekking met behulp van konvensionele metodes. Dus het die ontwikkeling van doeltreffende en betroubare energie -opbergstelsels al hoe belangriker geword om 'n deurlopende en betroubare aanbod van energie uit hernubare bronne te verseker.
Die energiesektor het gereageer deur na hernubare energie of 'groen' oplossings te beweeg. Die oorgang word gehelp deur verbeterde vervaardigingstegnieke, wat byvoorbeeld lei tot meer doeltreffende vervaardiging van windturbine -lemme. Navorsers kon ook die doeltreffendheid van fotovoltaïese selle verbeter, wat tot beter energieopwekking per gebruiksgebied gelei het. In 2021 het elektrisiteitsopwekking van die bronne van sonkragfotovoltaïese (PV) aansienlik toegeneem en 'n rekord 179 TWH bereik en 'n groei van 22% verteenwoordig vergeleke met 2020. Solar PV -tegnologie is nou verantwoordelik vir 3,6% van die wêreldwye opwekking van elektrisiteit en is tans die derde grootste hernubare energiebron na waterkrag en wind.
Hierdie deurbrake los egter nie sommige van die inherente nadele van hernubare energie -stelsels op nie, veral nie beskikbaar nie. Die meeste van hierdie metodes produseer geen energie op aanvraag as steenkool- en olie -kragstasies nie. Sonnergie -uitsette is byvoorbeeld regdeur die dag beskikbaar met variasies, afhangende van sonbestralingshoeke en PV -paneelposisionering. Dit kan nie gedurende die nag energie produseer nie, terwyl die produksie daarvan gedurende die winterseisoen en op baie bewolkte dae aansienlik verminder word. Windkrag ly ook aan skommelinge, afhangende van die windsnelheid. Daarom moet hierdie oplossings gekoppel word aan energie -opbergstelsels om energievoorsiening gedurende lae uitsetperiodes te handhaaf.
Wat is energiestoorstelsels?
Energiebergstelsels kan energie stoor om op 'n latere stadium gebruik te word. In sommige gevalle is daar 'n vorm van energie -omskakeling tussen gestoorde energie en energie voorsien. Die algemeenste voorbeeld is elektriese batterye soos litium-ioonbatterye of lood-suur batterye. Dit lewer elektriese energie deur middel van chemiese reaksies tussen die elektrodes en die elektroliet.
Batterye, of BESS (Battery Energy Storage System), verteenwoordig die algemeenste metode vir energie -opberging wat in die daaglikse lewe -toepassings gebruik word. Daar bestaan 'n ander opbergstelsel, soos waterkragaanlegte wat die potensiële energie van water wat in 'n dam gestoor word, omskakel in elektriese energie. Die water wat neerval, sal die vliegwiel van 'n turbine wat elektriese energie produseer, draai. 'N Ander voorbeeld is saamgeperste gas, met die vrylating sal die gas die wiel van die turbine -produserende krag draai.
Wat batterye van die ander opbergingsmetodes skei, is hul potensiële bedryfsareas. Van klein toestelle en motorvoertoevoer na huishoudelike toepassings en groot sonkragplase, kan batterye naatloos geïntegreer word tot enige opbergtoepassing buite die rooster. Aan die ander kant benodig waterkrag en saamgeperste lugmetodes baie groot en ingewikkelde infrastruktuur vir berging. Dit lei tot baie hoë koste wat baie groot toepassings benodig om geregverdig te word.
Gebruik gevalle vir opbergstelsels buite die netwerk.
Soos voorheen genoem, kan die opbergstelsels buite die netwerk die gebruik en afhanklikheid van hernubare energie-metodes soos sonkrag en windkrag vergemaklik. Daar is nietemin ander toepassings wat baie voordeel kan trek uit sulke stelsels
Stadsmagnetwerke is daarop gemik om die regte hoeveelheid krag te voorsien op grond van die vraag en aanbod van elke stad. Die krag wat benodig word, kan deur die loop van die dag wissel. Off-Grid-opbergstelsels is gebruik om skommelinge te verswak en meer stabiliteit te bied in gevalle van piekvraag. Vanuit 'n ander perspektief kan die opbergstelsels buite die rooster baie voordelig wees om te vergoed vir enige onvoorsiene tegniese fout in die hoofkragrooster of tydens geskeduleerde onderhoudstydperke. Hulle kan aan die kragvereistes voldoen sonder om na alternatiewe energiebronne te soek. 'N Mens kan byvoorbeeld die Texas Ice Storm vroeg in Februarie 2023 noem wat ongeveer 262 000 mense sonder krag gelaat het, terwyl herstelwerk vertraag is weens die moeilike weerstoestande.
Elektriese voertuie is 'n ander toepassing. Navorsers het baie moeite gedoen om batteryvervaardiging en laa-/ontladingsstrategieë te optimaliseer om die lewensduur en kragdigtheid van batterye te bepaal. Litium-ioonbatterye is op die voorpunt van hierdie klein rewolusie en word breedvoerig in nuwe elektriese motors, maar ook elektriese busse, gebruik. Beter batterye in hierdie geval kan lei tot 'n groter kilometers, maar ook die laai tye met die regte tegnologie verminder.
Ander tegnologiese vooruitgang hou van UAV's en mobiele robotte het baie baat gevind by die ontwikkeling van batterye. Daar is bewegingsstrategieë en beheerstrategieë baie afhanklik van die batterykapasiteit en krag wat voorsien word.
Wat is 'n Bess
Bess- of battery -energiebergingsstelsel is 'n energie -stoorstelsel wat gebruik kan word om energie op te slaan. Hierdie energie kan kom van die hoofnet of van hernubare energiebronne soos windenergie en sonenergie. Dit bestaan uit verskeie batterye wat in verskillende konfigurasies gerangskik is (reekse/parallel) en op grond van die vereistes. Dit is gekoppel aan 'n omskakelaar wat gebruik word om die GS -krag om te skakel na AC -krag vir gebruik. 'N Batterybestuurstelsel (BMS) word gebruik om die batteryomstandighede en die laad-/ontladingsbewerking te monitor.
In vergelyking met ander energie -opbergstelsels, is dit veral buigsaam om te plaas/aan te sluit en het hulle nie 'n baie duur infrastruktuur nodig nie, maar dit kos steeds 'n aansienlike koste en benodig meer gereelde onderhoud op grond van die gebruik.
Bess -grootte en gebruiksgewoontes
'N Belangrike punt om aan te pak by die installering van 'n battery -energie -stoorstelsel is die grootte. Hoeveel batterye is nodig? In watter konfigurasie? In sommige gevalle kan die tipe battery op die langtermyn 'n belangrike rol speel ten opsigte van kostebesparings en doeltreffendheid
Dit word van geval tot geval gedoen, aangesien toepassings van klein huishoudings tot groot nywerheidsaanlegte kan wissel.
Die algemeenste hernubare energiebron vir klein huishoudings, veral in stedelike gebiede, is sonkrag met fotovoltaïese panele. Die ingenieur sal oor die algemeen die gemiddelde kragverbruik van die huishouding oorweeg en die sonbestralings gedurende die jaar vir die spesifieke ligging beoordeel. Die aantal batterye en hul roosterkonfigurasie word gekies om aan die huishoudelike vereistes te voldoen tydens die laagste sonkragtoevoer van die jaar, terwyl die batterye nie heeltemal dreineer nie. Dit aanvaar dat 'n oplossing 'n volledige kragafhanklikheid van die hoofnet het.
Dit is iets wat aanvanklik 'n relatiewe matige ladingstoestand of nie heeltemal ontslaan nie. Immers, waarom gebruik 'n stoorstelsel as ons dit nie die volle potensiaal kan onttrek nie? In teorie is dit moontlik, maar dit is miskien nie die strategie wat die opbrengs op belegging maksimeer nie.
Een van die belangrikste nadele van Bess is die relatiewe hoë koste van batterye. Daarom is dit noodsaaklik om 'n gebruiksgewoonte of 'n laad-/ontladingsstrategie te kies wat die lewensduur van die battery maksimeer. Byvoorbeeld, loodsuurbatterye kan nie onder 50% kapasiteit ontslaan word sonder om aan onomkeerbare skade te ly nie. Litium-ioonbatterye het 'n hoër energiedigtheid, lang siklus. Dit kan ook met groter reekse ontslaan word, maar dit kom teen 'n verhoogde prys. Daar is 'n groot afwyking in koste tussen verskillende chemikalieë; loodsuurbatterye kan honderde tot duisende dollars goedkoper wees as 'n litium-ioonbattery van dieselfde grootte. Dit is waarom loodsuurbatterye die meeste gebruik word in sonkragtoepassings in die derde wêreldlande en arm gemeenskappe.
Die batteryprestasie word sterk beïnvloed deur agteruitgang tydens sy leeftyd, dit het nie 'n bestendige prestasie wat eindig met skielike mislukking nie. In plaas daarvan kan die kapasiteit en voorsiening geleidelik vervaag. In die praktyk word 'n lewensduur van die batterye beskou as die kapasiteit wat 80% van sy oorspronklike kapasiteit bereik. Met ander woorde, as dit 'n kapasiteit van 20% ervaar. In die praktyk beteken dit dat 'n laer hoeveelheid energie voorsien kan word. Dit kan die gebruiksperiodes beïnvloed vir volledig onafhanklike stelsels en die hoeveelheid kilometers wat 'n EV kan dek.
'N Ander punt wat u moet oorweeg, is veiligheid. Met die vooruitgang in vervaardiging en tegnologie, was onlangse batterye in die algemeen meer stabiel. As gevolg van die geskiedenis van agteruitgang en misbruik, kan selle egter in termiese weghol gaan, wat tot katastrofiese resultate kan lei en in sommige gevalle die verbruikers se lewe in gevaar stel.
Dit is die rede waarom maatskappye beter batterykontrole -sagteware (BMS) ontwikkel het om die gebruik van batterye te beheer, maar ook die gesondheidstoestand te monitor om tydige onderhoud te bied en om verswarende gevolge te vermy.
Konklusie
Van die roosterenergie-opbergstelsels bied 'n gulde geleentheid om kragafhanklikheid van die hoofnet te bewerkstellig, maar bied ook 'n rugsteunbron van krag tydens afstande en piekbelastingperiodes. Daar sal die ontwikkeling die verskuiwing na groener energiebronne vergemaklik, wat die impak van energieopwekking op klimaatsverandering beperk, terwyl dit steeds aan die energievereistes voldoen met konstante groei in verbruik.
Battery -energiebergstelsels word die meeste gebruik en die maklikste om op te stel vir verskillende alledaagse toepassings. Hul hoë buigsaamheid word teengewerk deur 'n relatiewe hoë koste, wat lei tot die ontwikkeling van moniteringstrategieë om die onderskeie lewensduur soveel as moontlik te verleng. Tans is die industrie en akademie baie moeite om die agteruitgang van batterye onder verskillende omstandighede te ondersoek en te verstaan.
