U proteklih 50 godina došlo je do neprekidnog povećanja globalne potrošnje električne energije, sa procijenjenom upotrebom od oko 25.300 teravat-sati u godini 2021. godine. Uz tranziciju prema industriji 4.0, postoji povećanje potreba za energijom u cijelom svijetu. Ti se brojevi svake godine povećavaju, ne uključuju potrebe za energijom industrijskih i drugih ekonomskih sektora. Ova industrijska pomak i potrošnja velike energije zajedno su s istomišljevšim efektima klimatskih promjena zbog prekomjernih emisija stakleničkih plinova. Trenutno se većina biljaka i postrojenja za proizvodnju energije u velikoj mjeri oslanjaju na izvore fosilnih goriva (ulje i gas) kako bi se ispunili takvi zahtjevi. Ove klimatske zabrinutosti zabranjuju dodatnu proizvodnju energije koristeći konvencionalne metode. Stoga je razvoj efikasnih i pouzdanih sistema za pohranu energije postao sve važniji za osiguranje kontinuirane i pouzdane ponude energije iz obnovljivih izvora.

Energetski sektor je odgovorio premještanjem prema obnovljivoj energiji ili "zelenoj" rješenjima. Tranzicija je pomogla poboljšanim tehnikama proizvodnje, što je vođenim na primjer na efikasniju proizvodnju lopatica vjetroturbine. Također, istraživači su uspjeli poboljšati efikasnost fotonaponskih ćelija, što dovodi do bolje proizvodnje energije po području korištenja. 2021. godine, generacija električne energije iz solarnih fotonaponskih (PV) značajno se povećala, dosegnuvši rekord 179 TWh i predstavljanje rasta od 22% u odnosu na 2020. godine. Solarna PV tehnologija sada čini 3,6% globalne proizvodnje električne energije i trenutno je treći najveći obnovljivi Izvor energije nakon hidroelektrana i vjetra.

Međutim, ti proboj ne rješavaju neke od inherentnih nedostataka sistema obnovljivih izvora energije, uglavnom dostupnosti. Većina ovih metoda ne proizvodi energiju na zahtjev kao elektrane na ugalj i ulje. Sunčeve energetske izlaze namijenjene su na primjer, na raspolaganju tokom dana s varijacijama ovisno o uglovima zračenja sunca i položaja PV ploče. Tokom noći ne može proizvesti nikakvu energiju, dok je njen izlaz značajno smanjen tokom zimske sezone i na vrlo oblačne dane. Vjetar pati i od fluktuacija ovisno o brzini vjetra. Stoga ova rješenja moraju biti povezana sa sistemima za pohranu energije kako bi se održalo opskrbu energijom tokom niskih izlaznih razdoblja.

Koji su sistemi za pohranu energije?

Sistemi za skladištenje energije mogu pohraniti energiju kako bi se koristili u kasnijoj fazi. U nekim će slučajevima biti oblik energetske pretvorbe između skladištene energije i pružene energije. Najčešći primjer su električne baterije kao što su litijum-jonske baterije ili olovne kiseline baterije. Oni pružaju električnu energiju putem hemijskih reakcija između elektroda i elektrolita.

Baterije ili Bess (sistem za pohranu energije baterije) predstavljaju najčešća metoda skladištenja energije koja se koristi u svakodnevnim aplikacijama za život. Ostali sustav skladištenja postoji poput hidroelektrana koji pretvaraju potencijalnu energiju vode pohranjene u branu u električnu energiju. Voda koja pada dolje će okrenuti zamašnjak turbine koja proizvodi električnu energiju. Drugi primjer je komprimirani plin, nakon puštanja na plin će okrenuti točak izvora turbine.

Ono što razdvaja baterije iz ostalih metoda skladištenja je njihova potencijalna područja rada. Od malih uređaja i automobilskog napajanja za automobile do aplikacija za domaćinstvo i velike solarne farme, baterije se mogu integrirati bez obzira na bilo koju aplikaciju za pohranu izvan mreže. S druge strane, hidroelektrane i metode komprimiranih zraka zahtijevaju vrlo velike i složene infrastrukture za skladištenje. To dovodi do vrlo visokih troškova koji zahtijevaju vrlo velike aplikacije kako bi se opravdano.

Koristite slučajeve za sisteme skladištenja izvan mreže.

Kao što je već spomenuto, sustavi skladištenja izvan mreže mogu olakšati upotrebu i oslanjanje na obnovljive energetske metode kao što su solarna i vjetroelektrana. Ipak, postoje i druge aplikacije koje mogu u velikoj mjeri mogu imati koristi od takvih sistema

Gradske mreže imaju za cilj pružiti pravu količinu moći na temelju ponude i potražnje svakog grada. Potrebna snaga može fluktuirati tokom dana. Off-mrežni sustavi za pohranu korišteni su za ublažavanje fluktuacije i pružaju više stabilnosti u slučajevima vrhunske potražnje. Iz različite perspektive, isključeni sustavi za pohranu mreže mogu biti vrlo korisni za kompenzaciju bilo koje nepredviđene tehničke greške u glavnoj snazi ​​ili tokom zakazanih razdoblja održavanja. Oni mogu ispunjavati zahtjeve za energijom bez potrebe za traženjem alternativnih izvora energije. Može se navesti na primjer Texas ledena oluja početkom veljače 2023. godine koja je ostavila oko 262 000 ljudi bez moći, dok su popravke odložene zbog teških vremenskih uvjeta.

Električna vozila su još jedna aplikacija. Istraživači su izlili puno napora da optimiziraju proizvodnju baterije i strategije punjenja / pražnjenja u cilju u cilju donošenja životnog vijeka i gustine električne energije baterija. Litijum-jonske baterije su na čelu ove male revolucije i široko su koristile u novim električnim automobilima, ali i električnim autobusima. Bolje baterije u ovom slučaju mogu dovesti do veće kilometraže, ali također smanjene vremena punjenja s pravim tehnologijama.

Drugi tehnološki napredak voli UAVS i mobilni roboti uvelike su imali koristi od razvoja baterije. Postoje strategije pokreta i strategije kontrole u velikoj mjeri oslanjaju na kapacitet baterije i napajanju.

Šta je bess

Sistem za pohranu besca ili baterije je sistem za pohranu energije koji se može koristiti za skladištenje energije. Ova energija može doći iz glavne mreže ili iz obnovljivih izvora energije kao što su energija vjetra i solarne energije. Sastoji se od višestrukih baterija raspoređenih u različitim konfiguracijama (serija / paralelno) i veličine na temelju zahtjeva. Povezani su na pretvarač koji se koristi za pretvaranje DC snage na izmjeničnu struju za upotrebu. Sistem upravljanja baterijama (BMS) koristi se za nadgledanje uslova baterije i operaciju punjenja / pražnjenja.

U usporedbi s drugim sistemima za pohranu energije, posebno su fleksibilni za postavljanje / povezivanje i ne zahtijevaju vrlo skupu infrastruktura, ali oni i dalje dolaze u znatan trošak i zahtijevaju redovnije održavanje na temelju upotrebe.

Veličine i navike korištenja besa

Ključna tačka za rješavanje pri ugradnji sistema za pohranu energije baterije veličine se dimenzionira. Koliko baterija je potrebna? U kojoj konfiguraciji? U nekim slučajevima vrsta baterije može dugoročno reproducirati ključnu ulogu u pogledu uštede troškova i efikasnosti

To se vrši u slučaju, jer se aplikacije mogu kretati od malih domaćinstava do velikih industrijskih postrojenja.

Najčešći obnovljivi izvor energije za mala domaćinstva, posebno u urbanim područjima, solarna je upotreba fotonaponskih panela. Inženjer bi uopšte mogao smatrati prosječnu potrošnju energije u domaćinstvu i guzivanju solarnog zračenja u cijeloj godini za određenu lokaciju. Broj baterija i njihova konfiguracija mreže izabran je da odgovaraju potrebama domaćinstva tokom najnižeg solarnog napajanja u godini, a ne u potpunosti isušuje baterije. Ovo pretpostavlja rješenje za potpunu neovisnost snage iz glavne mreže.

Održavanje relativno umjerenog stanja ili ne u potpunosti ispuštanje baterija je nešto što bi moglo u početku biti kontra intuitivno. Uostalom, zašto koristiti sistem za pohranu ako ga ne možemo izvući potpuni potencijal? U teoriji je moguće, ali možda nije strategija koja maksimizira povrat ulaganja.

Jedan od glavnih nedostataka Bess je relativno visok trošak baterija. Stoga odabir navike upotrebe ili strategiju punjenja / pražnjenja koja maksimizira životni vijek baterije je neophodno. Na primjer, olovne kiseline baterije ne mogu se ispustiti ispod 50% kapaciteta bez patnje od nepovratne štete. Litijum-jonske baterije imaju veću gustoću energije, dugog ciklusa. Takođe se mogu isprazniti koristeći veće raspone, ali to dolazi po troškovima povećane cijene. Postoji velika varijanca u cijenu između različitih hemijskih sredstava, olovne kiseline baterije mogu biti stotine do hiljade dolara jeftinije od litijum-jonske baterije iste veličine. Zbog toga su olovne kiseline baterije najviše koje se najviše koriste u solarnim aplikacijama u trećim svjetskim zemljama i siromašnim zajednicama.

Performanse baterije teško utječe degradacijom tokom svog životnog vijeka, nema stalne performanse koje završava naglim neuspjehom. Umjesto toga, kapacitet i pruženi mogu progresivno izblijediti. U praksi se smatra da se životni vijek baterije ponestalo kada njegov kapacitet dostigne 80% svog prvobitnog kapaciteta. Drugim riječima, kada doživljava 20% kapaciteta izblijedjelo. U praksi to znači da se može pružiti niža količina energije. To može utjecati na razdoblja upotrebe za potpuno neovisne sisteme i količinu kilometraže EV-a može pokriti.

Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir je sigurnost. Uz napredak u proizvodnji i tehnologiji, nedavne baterije su uopštenije bile stabilnije hemijski. Međutim, zbog povijesti degradacije i zloupotrebe, ćelije mogu ući u toplotnu bijegu što može dovesti do katastrofalnih rezultata i u nekim slučajevima stavljaju život potrošača u opasnost.

Zbog toga su kompanije razvile bolji softver za nadgledanje baterije (BMS) za kontrolu upotrebe baterije, ali i nadgledaju stanje zdravlja kako bi se omogućilo pravovremeno održavanje i izbjegle otežane posljedice.

Zaključak

Od sistema za pohranu mreža pružaju veliku priliku za postizanje neovisnosti električne energije od glavne mreže, ali također pružaju sigurnosnu kopiju izvora moći tijekom vremenskih i vršnih perioda opterećenja. Razvoj bi olakšao pomak prema zelenijim izvorima energije, što ograničava utjecaj proizvode energije na klimatske promjene, dok još uvijek ispunjava energetske potrebe u konstantnom rastu u potrošnji.

Sistemi za pohranu energije baterije najčešće su i najlakše za konfiguriranje za različite svakodnevne aplikacije. Njihova visoka fleksibilnost suprotstavljaju se relativno visokim troškovima, što dovodi do razvoja strategija praćenja kako bi se više moguće produžiti dotični životni vijek. Trenutno industrija i akademija izlivaju puno napora da istražuju i razumiju degradaciju baterije pod različitim uvjetima.