Як захоўваць электраэнергію з сеткі?

За апошнія 50 гадоў назіраецца пастаяннае павелічэнне сусветнага спажывання электраэнергіі, прычым, паводле ацэнак, у 2021 годзе прыблізна 25 300 гадзін Terawatt. З пераходам да прамысловасці 4.0 назіраецца павелічэнне патрэбаў у энергіі ва ўсім свеце. Гэтыя лічбы павялічваюцца з кожным годам, не ўключаючы патрабаванні да электраэнергіі прамысловага і іншых эканамічных сектараў. Гэты прамысловы зрух і спажыванне высокай магутнасці спалучаюцца з больш адчувальнымі эфектамі змены клімату з-за празмерных выкідаў парніковых газаў. У цяперашні час большасць заводаў і аб'ектаў вытворчасці электраэнергіі ў значнай ступені абапіраюцца на крыніцы выкапнёвага паліва (нафта і газ) для задавальнення такіх патрабаванняў. Гэтыя кліматычныя праблемы забараняюць дадатковую генерацыю энергіі пры дапамозе звычайных метадаў. Такім чынам, распрацоўка эфектыўных і надзейных сістэм захоўвання энергіі набывае ўсё большае значэнне для забеспячэння бесперапыннага і надзейнага харчавання энергіі з аднаўляльных крыніц.

Энергетычны сектар адказаў, перамяшчаючыся на аднаўляльныя крыніцы энергіі або "зялёныя" рашэнні. Пераходу дапамагалі ўдасканаленыя тэхналогіі вытворчасці, што прывяло, напрыклад, да больш эфектыўнага вытворчасці лопасцей ветрагенератара. Акрамя таго, даследчыкі змаглі павысіць эфектыўнасць фотаэлектрычных клетак, што прывяло да лепшай вытворчасці энергіі на плошчу выкарыстання. У 2021 годзе вытворчасць электраэнергіі з сонечных фотаэлектрычных (PV) значна павялічылася, дасягнуўшы рэкорднага 179 TWH і ўяўляе сабой рост 22% у параўнанні з 2020 года. Сонечная тэхналогія PV цяпер складае 3,6% ад вытворчасці сусветнай электраэнергіі і ў цяперашні час з'яўляецца трэцім па велічыні аднаўляльным аднаўляльным узроўнем аднаўляльнага часу Крыніца энергіі пасля гідраэнергетыкі і ветру.

Аднак гэтыя прарывы не вырашаюць некаторых уласцівых недахопаў сістэм аднаўляльных крыніц энергіі, у асноўным наяўнасці. Большасць з гэтых метадаў не ствараюць энергіі па патрабаванні, як вугальныя і нафтавыя электрастанцыі. Вывады сонечнай энергіі, напрыклад, даступныя на працягу дня з варыяцыямі ў залежнасці ад кутоў апрамянення сонца і пазіцыянавання панэлі PV. Ён не можа вырабляць ніякай энергіі ўначы, а яго выхад значна памяншаецца ў зімовы сезон і ў вельмі пахмурныя дні. Сіла ветру таксама пакутуе ад ваганняў у залежнасці ад хуткасці ветру. Такім чынам, гэтыя рашэнні павінны быць звязаны з сістэмамі захоўвання энергіі для падтрымання харчавання энергіі ў перыяды з нізкім узроўнем вытворчасці.

Што такое сістэмы захоўвання энергіі?

Сістэмы захоўвання энергіі могуць захоўваць энергію для таго, каб выкарыстоўваць іх на больш познім этапе. У некаторых выпадках паміж захаванай энергіяй з'явіцца форма пераўтварэння энергіі і забяспечана энергіяй. Найбольш распаўсюджаны прыклад-электрычныя батарэі, такія як літый-іённыя батарэі або кіслаты свінцова-кіслот. Яны забяспечваюць электрычную энергію шляхам хімічных рэакцый паміж электродамі і электралітам.

Батарэі, альбо BESS (сістэма захоўвання батарэі), уяўляюць сабой найбольш распаўсюджаны метад захоўвання энергіі, які выкарыстоўваецца ў паўсядзённым жыцці. Існуе іншая сістэма захоўвання, напрыклад, гідраэлектрастанцыі, якія пераўтвараюць патэнцыйную энергію вады, якая захоўваецца ў плаціне, у электрычную энергію. Вада, якая падае ўніз, паварочвае махавік турбіны, якая вырабляе электрычную энергію. Іншы прыклад - сціснуты газ, пасля вызвалення газ паварочвае кола магутнасці турбіны.

Што аддзяляе батарэі ад іншых спосабаў захоўвання, гэта іх патэнцыяльныя вобласці працы. Ад невялікіх прылад і аўтамабільнага харчавання да хатніх прыкладанняў і вялікіх сонечных ферм, батарэі могуць быць лёгка інтэграваны ў любое прыкладанне для захоўвання па-за сеткай. З іншага боку, метады гідраэнергетыкі і сціснутага паветра патрабуюць вельмі вялікіх і складаных інфраструктур для захоўвання. Гэта прыводзіць да вельмі высокіх выдаткаў, якія патрабуюць вельмі вялікіх прыкладанняў, каб яны былі апраўданы.

Выкарыстоўвайце выпадкі для сістэм захоўвання па-за сеткай.

Як ужо згадвалася раней, сістэмы захоўвання па-за сеткай могуць садзейнічаць выкарыстанню і залежнасці ад метадаў аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як сонечная і ветравая энергія. Тым не менш, ёсць і іншыя прыкладанні, якія могуць атрымаць вялікую карысць ад такіх сістэм

Гарадскія электрасеткі накіраваны на тое, каб забяспечыць патрэбную колькасць электраэнергіі на аснове попыту і прапановы кожнага горада. Неабходная магутнасць можа вагацца на працягу дня. Сістэмы захоўвання па-за сеткай былі выкарыстаны для паслаблення ваганняў і забеспячэння большай стабільнасці ў выпадках пікавага попыту. З іншага пункту гледжання, сістэмы захоўвання сеткі могуць быць вельмі карыснымі для кампенсацыі любой непрадбачанай тэхнічнай няспраўнасці ў асноўнай сетцы электраэнергіі альбо падчас запланаванага перыяду тэхнічнага абслугоўвання. Яны могуць адпавядаць патрабаванням магутнасці, не шукаючы альтэрнатыўных крыніц энергіі. Можна прывесці, напрыклад, тэхаскі ледзяны буру ў пачатку лютага 2023 года, які пакінуў прыблізна 262 000 чалавек без электраэнергіі, а рамонт быў затрыманы з -за складаных умоў надвор'я.

Электрычныя транспартныя сродкі - яшчэ адно прыкладанне. Даследчыкі прыклалі шмат намаганняў па аптымізацыі стратэгій вытворчасці батарэі і зарадкі/разраду, каб павялічыць тэрмін службы і шчыльнасць магутнасці батарэй. Літый-іённыя батарэі апынуліся на авангардзе гэтай невялікай рэвалюцыі і шырока выкарыстоўваюцца ў новых электрамабілях, а таксама электрычных аўтобусах. Лепшыя батарэі ў гэтым выпадку могуць прывесці да большага прабегу, але таксама скараціць час зарадкі ў правільных тэхналогіях.

Іншыя тэхналагічныя прасоўванні любяць БЛА, а мабільныя робаты значна скарысталіся развіццём батарэі. Там стратэгіі руху і стратэгіі кіравання ў значнай ступені абапіраюцца на магутнасць і магутнасць батарэі.

Што такое бес

Сістэма захоўвання энергіі BESS або батарэі - гэта сістэма захоўвання энергіі, якую можна выкарыстоўваць для захоўвання энергіі. Гэтая энергія можа паходзіць з асноўнай сеткі альбо з аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як энергія ветру і сонечная энергія. Ён складаецца з некалькіх батарэй, размешчаных у розных канфігурацыях (серыі/паралельна) і памеру на аснове патрабаванняў. Яны падлучаны да інвертара, які выкарыстоўваецца для пераўтварэння магутнасці пастаяннага току ў электраэнергію пераменнага току для выкарыстання. АСістэма кіравання акумулятарамі (BMS)выкарыстоўваецца для кантролю за ўмовамі батарэі і працы зарадкі/разраду.

У параўнанні з іншымі сістэмамі захоўвання энергіі, яны асабліва гнуткія для размяшчэння/падлучэння і не патрабуюць вельмі дарагой інфраструктуры, але яны ўсё яшчэ атрымліваюць значныя выдаткі і патрабуюць больш рэгулярнага абслугоўвання на аснове выкарыстання.

Звычкі памеру і выкарыстання

Пры ўсталёўцы сістэмы захоўвання энергіі батарэі з'яўляецца вырашальны момант для барацьбы. Колькі батарэй патрэбна? У якой канфігурацыі? У некаторых выпадках тып батарэі можа гуляць вырашальную ролю ў канчатковым рахунку з пункту гледжання эканоміі і эфектыўнасці выдаткаў

Гэта робіцца ў кожным канкрэтным выпадку, паколькі прыкладанні могуць вар'іравацца ад невялікіх хатніх гаспадарак да буйных прамысловых раслін.

Самай распаўсюджанай крыніцай аднаўляльных крыніц энергіі для невялікіх хатніх гаспадарак, асабліва ў гарадскіх раёнах, з'яўляецца Сонечная з выкарыстаннем фотаэлектрычных панэляў. Інжынер у цэлым разгледзіць сярэдняе спажыванне электраэнергіі дома і замацавае сонечнае апрамяненне за год для канкрэтнага месца. Колькасць батарэй і іх канфігурацыі сеткі выбіраецца, каб адпавядаць патрабаванням хатняй гаспадаркі падчас найменшага сонечнага харчавання ў годзе, а не цалкам зліваючы батарэі. Гэта мяркуе рашэнне мець поўную незалежнасць магутнасці ад галоўнай сеткі.

Захаванне адносна ўмеранага стану зарада альбо не цалкам разраджаючы батарэі - гэта тое, што спачатку можа быць супрацьдзеяннем інтуітыўна зразумелым. У рэшце рэшт, навошта выкарыстоўваць сістэму захоўвання, калі мы не можам здабыць яе ўвесь патэнцыял? Тэарэтычна гэта магчыма, але гэта можа быць не стратэгія, якая максімальна павялічвае рэнтабельнасць інвестыцый.

Адным з асноўных недахопаў BESS з'яўляецца адносна высокая кошт батарэй. Такім чынам, выбар звычкі выкарыстання альбо стратэгія зарадкі/разраду, якая максімальна павялічвае тэрмін службы батарэі. Напрыклад, свінцовыя кіслотныя батарэі не могуць быць выкінуты ніжэй за 50% магутнасці, не пакутуючы ад незваротных пашкоджанняў. Літый-іённыя батарэі маюць больш высокую шчыльнасць энергіі, працяглы тэрмін службы цыкла. Іх таксама можна выпісаць, выкарыстоўваючы вялікія дыяпазоны, але гэта прыходзіць па кошце павелічэння кошту. Існуе вялікая дысперсія ў кошце паміж рознымі хіміямі, свінцовыя кіслотныя батарэі могуць быць сотні да тысяч долараў танней, чым літый-іённы акумулятар такога ж памеру. Менавіта таму вядучыя кіслотныя батарэі найбольш выкарыстоўваюцца ў сонечных дадатках у краінах 3 -га свету і бедных супольнасцей.

На прадукцыйнасць батарэі моцна ўплывае дэградацыя на працягу ўсяго тэрміну службы, яна не мае пастаянных характарыстык, якія заканчваюцца раптоўным адмовай. Замест гэтага, ёмістасць і прадастаўленая можа знікаць паступова. На практыцы лічыцца, што тэрмін службы батарэі скончыўся, калі яго магутнасць дасягае 80% ад першапачатковай магутнасці. Іншымі словамі, калі ён адчувае 20% магутнасці. На практыцы гэта азначае, што можа быць прадастаўлена меншая колькасць энергіі. Гэта можа паўплываць на перыяды выкарыстання для цалкам незалежных сістэм і колькасць прабегу, які можа ахопліваць EV.

Яшчэ адзін момант, які трэба ўлічваць, - гэта бяспека. З поспехам у вытворчасці і тэхналогіях, апошнія батарэі ў цэлым былі больш стабільнымі хімічна. Аднак з -за дэградацыі і гісторыі злоўжыванняў, клеткі могуць перайсці ў цеплавое ўцёкі, што можа прывесці да катастрафічных вынікаў, а ў некаторых выпадках падвяргае небяспеку жыцця спажыўцоў.

Менавіта таму кампаніі распрацавалі лепшае праграмнае забеспячэнне для маніторынгу акумулятараў (BMS) для кантролю за выкарыстаннем батарэі, але таксама адсочваюць стан здароўя, каб забяспечыць своечасовае абслугоўванне і пазбегнуць абцяжараных наступстваў.

Выснова

З сеткавых сістэм захоўвання энергіі даюць выдатную магчымасць дасягнуць незалежнасці магутнасці ад асноўнай сеткі, а таксама забяспечыць рэзервовую крыніцу харчавання ў часы часу і пікавых перыядаў нагрузкі. Там развіццё будзе садзейнічаць пераходу да больш зялёных крыніц энергіі, што абмяжоўвае ўплыў вытворчасці энергіі на змены клімату, адначасова адпавядаючы патрабаванням энергіі з пастаянным ростам спажывання.

Сістэмы захоўвання энергіі батарэі найбольш часта выкарыстоўваюцца і прасцей за ўсё наладзіць для розных паўсядзённых прыкладанняў. Іх высокая гнуткасць процідзейнічае адносна высокай кошту, што прыводзіць да распрацоўкі стратэгій маніторынгу, каб як мага больш падоўжыць адпаведнае тэрмін службы. У цяперашні час прамысловасць і акадэмічныя навукі прыліваюць шмат намаганняў па расследаванні і разуменні дэградацыі батарэі пры розных умовах.