Как да съхраняваме електричество от мрежата?

През последните 50 години се наблюдава непрекъснато увеличаване на глобалното потребление на електроенергия, с приблизително използване на около 25 300 тераватчаса през 2021 г.. С прехода към индустрията 4.0 се наблюдава увеличение на енергийните нужди в целия свят. Тези числа се увеличават всяка година, без да включват изискванията за мощност на индустриалния и други икономически сектори. Тази промишлена смяна и консумация на висока мощност са съчетани с по-осезаеми ефекти на изменението на климата поради прекомерните емисии на парникови газове. Понастоящем повечето инсталации и съоръжения за производство на електроенергия разчитат до голяма степен на източници на изкопаеми горива (нефт и газ), за да отговорят на такива изисквания. Тези климатични опасения забраняват допълнителното производство на енергия, използвайки конвенционални методи. По този начин разработването на ефективни и надеждни системи за съхранение на енергия става все по -важно, за да се гарантира непрекъснато и надеждно предлагане на енергия от възобновяеми източници.

Енергийният сектор реагира чрез преминаване към възобновяема енергия или „зелени“ решения. Преходът е подпомогнат от подобрените техники за производство, водещи например към по -ефективно производство на остриета на вятърните турбини. Също така, изследователите са успели да подобрят ефективността на фотоволтаичните клетки, което води до по -добро генериране на енергия на площ. През 2021 г. производството на електроенергия от източници на слънчева фотоволтаична (PV) се увеличава значително, достигайки рекордни 179 TWH и представлява ръст от 22% в сравнение с 2020 г. Соларната PV технология сега представлява 3,6% от глобалното производство на електроенергия и в момента е третата по големина възобновяваща се възобновяема Източник на енергия след хидроенергия и вятър.

Тези пробиви обаче не решават някои от присъщите недостатъци на възобновяемите енергийни системи, главно наличност. Повечето от тези методи не произвеждат енергия при поискване като електроцентрали за въглища и нефт. Изходите на слънчевата енергия са например през целия ден с вариации в зависимост от ъглите на облъчване на слънцето и позиционирането на PV панела. Той не може да произвежда енергия през нощта, докато продукцията му е значително намалена през зимния сезон и в много облачни дни. Вятърната енергия страда и от колебанията в зависимост от скоростта на вятъра. Следователно, тези решения трябва да бъдат съчетани със системите за съхранение на енергия, за да се поддържа енергийното снабдяване по време на ниски изходни периоди.

Какво представляват системите за съхранение на енергия?

Системите за съхранение на енергия могат да съхраняват енергия, за да бъдат използвани на по -късен етап. В някои случаи ще има форма на преобразуване на енергия между съхраняваната енергия и осигурената енергия. Най-често срещаният пример са електрическите батерии като литиево-йонни батерии или оловни батерии. Те осигуряват електрическа енергия чрез химични реакции между електродите и електролита.

Батериите или BESS (система за съхранение на енергия на батерията) представляват най -често срещания метод за съхранение на енергия, използван в приложенията за ежедневен живот. Друга система за съхранение съществува като хидроенергийни растения, които преобразуват потенциалната енергия на водата, съхранявана в язовир в електрическа енергия. Водата, падаща надолу, ще превърне маховика на турбина, която произвежда електрическа енергия. Друг пример е компресираният газ, при освобождаване газът ще завърти колелото на мощността, произвеждаща турбината.

Това, което отделя батериите от другите методи за съхранение, е техните потенциални области на работа. От малки устройства и автомобилно захранване до домакински приложения и големи слънчеви ферми, батериите могат да бъдат интегрирани безпроблемно във всяко приложение за съхранение извън мрежата. От друга страна, хидроенергията и методите на сгъстен въздух изискват много големи и сложни инфраструктури за съхранение. Това води до много високи разходи, които изискват много големи приложения, за да бъде оправдано той.

Използвайте случаи за системи за съхранение извън мрежата.

Както бе споменато по-горе, системите за съхранение извън мрежата могат да улеснят използването и разчитането на методи за възобновяема енергия като слънчева и вятърна енергия. Независимо от това, има и други приложения, които могат да се възползват значително от такива системи

Градските енергийни мрежи имат за цел да осигурят правилното количество енергия въз основа на предлагането и предлагането на всеки град. Необходимата мощност може да се колебае през целия ден. Системите за съхранение извън мрежата са използвани за намаляване на колебанията и осигуряване на повече стабилност в случаите на пиково търсене. От различна гледна точка системите за съхранение на мрежата могат да бъдат много полезни за компенсиране на всяка непредвидена техническа повреда в основната електропровода или по време на планираните периоди на поддръжка. Те могат да отговарят на изискванията за мощност, без да се налага да търсят алтернативни източници на енергия. Човек може да цитира например ледената буря в Тексас в началото на февруари 2023 г., която остави приблизително 262 000 души без захранване, докато ремонтите се забавиха поради трудните метеорологични условия.

Електрическите превозни средства са друго приложение. Изследователите изляха много усилия за оптимизиране на производството на батерии и стратегии за зареждане/зареждане, за да определят продължителността на живота и плътността на мощността на батериите. Литиево-йонните батерии са били начело на тази малка революция и са били използвани широко в нови електрически автомобили, но и електрически автобуси. По -добрите батерии в този случай могат да доведат до по -голям пробег, но също така да намалят времето за зареждане с правилните технологии.

Други технологичен напредък харесват БПЛА, а мобилните роботи се възползват много от разработването на батерията. Там стратегиите за движение и стратегиите за контрол разчитат до голяма степен на капацитета на батерията и предоставената мощност.

Какво е Бес

Системата за съхранение на енергия BES или батерията е система за съхранение на енергия, която може да се използва за съхранение на енергия. Тази енергия може да идва от основната мрежа или от възобновяеми енергийни източници като вятърна енергия и слънчева енергия. Той е съставен от множество батерии, подредени в различни конфигурации (серия/паралел) и размер въз основа на изискванията. Те са свързани към инвертор, който се използва за преобразуване на DC захранването в променлив ток за използване. AСистема за управление на батерията (BMS)се използва за наблюдение на условията на батерията и операцията за зареждане/зареждане.

В сравнение с други системи за съхранение на енергия, те са особено гъвкави за поставяне/свързване и не изискват много скъпа инфраструктура, но все пак идват на значителна цена и изискват по -редовна поддръжка въз основа на използването.

Навици за оразмеряване и използване на BES

Решаваща точка за справяне при инсталирането на система за съхранение на енергия на батерията е оразмеряващо. Колко батерии са необходими? В каква конфигурация? В някои случаи типът батерия може да играе решаваща роля в дългосрочен план по отношение на икономията и ефективността на разходите

Това се прави за всеки отделен случай, тъй като приложенията могат да варират от малки домакинства до големи индустриални централи.

Най -често срещаният източник на възобновяема енергия за малките домакинства, особено в градските райони, е слънчева енергия, използвайки фотоволтаични панели. По принцип инженерът би разгледал средната консумация на енергия на домакинството и стимулира слънчевото облъчване през цялата година за конкретното място. Броят на батериите и тяхната конфигурация на мрежата е избран, за да съответства на нуждите на домакинството по време на най -ниското слънчево захранване на годината, като същевременно не изцяло източва батериите. Това е да се приеме решение да има пълна независимост на властта от основната мрежа.

Поддържането на сравнително умерено състояние на заряд или не напълно изхвърлянето на батериите е нещо, което в началото може да бъде противодействащо на интуитивно. В крайна сметка, защо да използваме система за съхранение, ако не можем да я извлечем пълен потенциал? На теория е възможно, но може да не е стратегията, която увеличава максимално възвръщаемостта на инвестицията.

Един от основните недостатъци на BESS е сравнително високата цена на батериите. Следователно, изборът на навик за употреба или стратегия за зареждане/зареждане, която увеличава максимално живота на батерията, е от съществено значение. Например, батериите с оловна киселина не могат да бъдат изхвърлени под 50% капацитет, без да страдат от необратими щети. Литиево-йонните батерии имат по-висока енергийна плътност, живот на дълъг цикъл. Те също могат да бъдат изхвърлени с помощта на по -големи диапазони, но това идва с цена на увеличена цена. Има голяма разлика в цената между различните химикали, оловните киселинни батерии могат да бъдат стотици до хиляди долари по-евтини от литиево-йонната батерия със същия размер. Ето защо оловните киселинни батерии са най -използваните в слънчевите приложения в страните от 3 -ти свят и бедните общности.

Производителността на батерията е силно повлияна от деградацията по време на живота си, тя няма постоянна работа, която завършва с внезапна повреда. Вместо това капацитетът и предоставеният могат да избледняват прогресивно. На практика се счита, че животът на батерията се е изчерпал, когато капацитетът му достигне 80% от първоначалния си капацитет. С други думи, когато избледнее 20% капацитет. На практика това означава, че може да се осигури по -ниско количество енергия. Това може да повлияе на периодите на използване за напълно независими системи и количеството на пробега, който EV може да покрие.

Друг момент, който трябва да се вземе предвид, е безопасността. С напредъка в производството и технологиите, последните батерии като цяло са по -стабилни химически. Въпреки това поради деградацията и историята на злоупотребата, клетките могат да преминат в термично бягство, което може да доведе до катастрофални резултати, а в някои случаи да изложи живота на потребителите в опасност.

Ето защо компаниите са разработили по -добър софтуер за наблюдение на батерията (BMS) за контрол на използването на батерията, но също така наблюдават състоянието на здравето, за да осигурят навременна поддръжка и да избегнат утежнени последици.

Заключение

От системите за съхранение на мрежата за съхранение на мрежата предоставят чудесна възможност за постигане на независимост на мощността от основната мрежа, но също така осигуряват резервен източник на мощност по време на прекъсвания и периоди на пиково натоварване. Там развитието би улеснило преминаването към по -зелени енергийни източници, като по този начин ще ограничи въздействието на производството на енергия върху изменението на климата, като същевременно ще отговаря на енергийните изисквания с постоянен растеж на потреблението.

Системите за съхранение на енергия на батерията са най -често използваните и най -лесните за конфигуриране за различни ежедневни приложения. Високата им гъвкавост се противодейства на сравнително висока цена, което води до разработването на стратегии за мониторинг, за да се удължи съответният живот, доколкото е възможно. Понастоящем индустрията и академичните среди изливат много усилия за разследване и разбиране на деградацията на батерията при различни условия.