Kiel stoki elektron de la krado?

Dum la pasintaj 50 jaroj, daŭra kresko de tutmonda elektra konsumo, kun laŭtaksa uzado de ĉirkaŭ 25.300 terawatt-horoj en la jaro 2021. Kun la transiro al la industrio 4.0, estas pliigo de energiaj postuloj tra la mondo. Ĉi tiuj nombroj pliiĝas ĉiujare, ne inkluzive de la potencaj postuloj de industriaj kaj aliaj ekonomiaj sektoroj. Ĉi tiu industria movo kaj alta potenca konsumado estas kunigitaj kun pli palpeblaj klimataj ŝanĝaj efikoj pro troaj emisioj de forcejaj gasoj. Nuntempe plej multaj centraloj kaj instalaĵoj dependas multe de fontoj de fosiliaj brulaĵoj (nafto kaj gaso) por plenumi tiajn postulojn. Ĉi tiuj klimataj zorgoj malpermesas aldonan energian generacion per konvenciaj metodoj. Tiel la disvolviĝo de efikaj kaj fidindaj energiaj stokaj sistemoj fariĝis ĉiam pli grava por certigi kontinuan kaj fidindan provizon de energio el renovigeblaj fontoj.

La energia sektoro respondis ŝanĝante al renovigeblaj energioj aŭ "verdaj" solvoj. La transiro estis helpita per plibonigitaj fabrikaj teknikoj, gvidante ekzemple pli efikan fabrikadon de ventomuelejoj. Ankaŭ esploristoj sukcesis plibonigi la efikecon de fotovoltaaj ĉeloj, kaŭzante pli bonan energian generacion per uzada areo. En 2021, elektro -generacio el sunaj fotovoltaaj (PV) fontoj pliiĝis signife, atingante rekordon 179 TWH kaj reprezentante kreskon de 22% kompare kun 2020. Suna PV -teknologio nun reprezentas 3,6% de tutmonda elektro -generacio kaj nuntempe estas la tria plej granda renovigebla renovigebla energifonto post hidroenergio kaj vento.

Ĉi tiuj progresoj tamen ne solvas iujn el la enecaj malavantaĝoj de renovigeblaj energiaj sistemoj, ĉefe havebleco. Plej multaj el ĉi tiuj metodoj ne produktas energion laŭ peto kiel karbo kaj oleo -centraloj. Suna energiaj rezultoj estas ekzemple haveblaj dum la tuta tago kun variaĵoj depende de sunradiaj anguloj kaj PV -panela poziciigado. Ĝi ne povas produkti ajnan energion dum la nokto, dum ĝia eligo reduktiĝas signife dum vintra sezono kaj en tre nubaj tagoj. Vento -potenco suferas ankaŭ de fluktuoj depende de la vento rapido. Tial ĉi tiuj solvoj devas esti kunigitaj kun energiaj stokaj sistemoj por daŭrigi energifonton dum malaltaj eliraj periodoj.

Kio estas energiaj stokaj sistemoj?

Energiaj stokaj sistemoj povas stoki energion por esti uzata en posta stadio. En iuj kazoj, estos formo de energia konvertiĝo inter stokita energio kaj provizita energio. La plej ofta ekzemplo estas elektraj kuirilaroj kiel litio-jonaj baterioj aŭ plum-acidaj baterioj. Ili provizas elektran energion per kemiaj reagoj inter la elektrodoj kaj la elektrolito.

Baterioj, aŭ BESS (Bateria Energio -Stokado -Sistemo), reprezentas la plej oftan energian stokan metodon uzatan en ĉiutagaj vivaj aplikoj. Aliaj stokadaj sistemoj ekzistas kiel hidroenergiaj plantoj, kiuj konvertas la potencialan energion de akvo stokita en digo en elektran energion. La akvo falanta malsuprenigos la flugfolion de turbino, kiu produktas elektran energion. Alia ekzemplo estas kunpremita gaso, post liberigo, ke la gaso turnos la radon de la produkta potenco de la turbino.

Kio disigas kuirilarojn de la aliaj stokadaj metodoj estas iliaj eblaj areoj de operacio. De malgrandaj aparatoj kaj aŭtomobila nutrado ĝis hejmaj aplikoj kaj grandaj sunaj bienoj, kuirilaroj povas esti integritaj perfekte al iu ajn ekster-krada stokado. Aliflanke, hidroenergiaj kaj kunpremitaj aeraj metodoj postulas tre grandajn kaj kompleksajn infrastrukturojn por stokado. Ĉi tio kondukas al tre altaj kostoj, kiuj postulas tre grandajn aplikojn por ke ĝi estu pravigita.

Uzu kazojn por ekster-kradaj stokaj sistemoj.

Kiel menciite antaŭe, ekster-kradaj stokaj sistemoj povas faciligi la uzadon kaj dependon de renovigeblaj energiaj metodoj kiel suna kaj ventenergio. Tamen estas aliaj aplikoj, kiuj povas multe profiti de tiaj sistemoj

Urbaj potencaj kradoj celas provizi la ĝustan kvanton de potenco surbaze de la oferto kaj postulo de ĉiu urbo. La potenco bezonata povas fluktui dum la tuta tago. Ekster-kradaj stokaj sistemoj estis uzataj por mildigi fluktuojn kaj provizi pli da stabileco en kazoj de maksimuma postulo. De malsama perspektivo, ekster-kradaj stokaj sistemoj povas esti tre utilaj por kompensi iun ajn neviditan teknikan kulpon en la ĉefa elektra krado aŭ dum planitaj prizorgaj periodoj. Ili povas plenumi potencajn postulojn sen devi serĉi alternativajn energifontojn. Oni povas citi ekzemple la Teksasa Glacia Ŝtormo komence de februaro 2023, kiu lasis proksimume 262 000 homojn sen potenco, dum riparoj estis prokrastitaj pro la malfacilaj vetercirkonstancoj.

Elektraj veturiloj estas alia apliko. Esploristoj verŝis multan penon por optimumigi bateriajn fabrikadojn kaj ŝarĝajn/malŝarĝajn strategiojn por ampleksi la vivdaŭron kaj potencan densecon de kuirilaroj. Litio-jonaj baterioj estis ĉe la avangardo de ĉi tiu malgranda revolucio kaj estis uzataj vaste en novaj elektraj aŭtoj sed ankaŭ elektraj busoj. Pli bonaj baterioj en ĉi tiu kazo povas konduki al pli granda kilometraĵo sed ankaŭ reduktitajn ŝarĝajn tempojn kun la ĝustaj teknologioj.

Aliaj teknologiaj progresoj ŝatas UAV -ojn kaj moveblaj robotoj multe profitis el bateria disvolviĝo. Tie moviĝaj strategioj kaj kontrolaj strategioj dependas multe de la bateria kapablo kaj potenco provizitaj.

Kio estas Bess

BESS aŭ bateria energia stokada sistemo estas energia stokada sistemo uzebla por stoki energion. Ĉi tiu energio povas veni de la ĉefa krado aŭ de renovigeblaj energifontoj kiel ventenergio kaj suna energio. Ĝi estas kunmetita de multnombraj kuirilaroj aranĝitaj en malsamaj agordoj (serio/paralelo) kaj grandecaj surbaze de la postuloj. Ili estas konektitaj al inversigilo uzata por konverti la DC -potencon al AC -potenco por uzado. ABateria Administra Sistemo (BMS)estas uzata por monitori la bateriajn kondiĉojn kaj la ŝarĝan/malŝarĝan operacion.

Kompare kun aliaj energiaj stokaj sistemoj, ili estas aparte flekseblaj por loki/konekti kaj ne bezonas tre multekostan infrastrukturon, sed ili tamen kostas konsiderindan koston kaj postulas pli regulan prizorgadon surbaze de la uzado.

Bess -dimensionado kaj uzokutimoj

Kerna punkto por pritrakti dum instalado de bateria energia stokada sistemo grandigas. Kiom da kuirilaroj necesas? En kia agordo? En iuj kazoj, la speco de kuirilaro povas ludi gravegan rolon longtempe koncerne kostajn ŝparadojn kaj efikecon

Ĉi tio estas farita de kazo-al-kazo, ĉar aplikoj povas varii de malgrandaj hejmoj ĝis grandaj industriaj plantoj.

La plej ofta renovigebla energifonto por malgrandaj hejmoj, precipe en urbaj areoj, estas suna uzante fotovoltaajn panelojn. La inĝeniero ĝenerale konsiderus la averaĝan konsumadon de la domanaro kaj azenas la sunan radiadon tra la jaro por la specifa loko. La nombro de kuirilaroj kaj ilia krada agordo estas elektita por kongrui kun la hejmaj postuloj dum la plej malalta sunenergio de la jaro, dum ne tute malplenigas la kuirilarojn. Ĉi tio supozas solvon por havi kompletan potencan sendependecon de la ĉefa krado.

Konservi relative moderan ŝarĝon aŭ ne tute malŝarĝi la kuirilarojn estas io, kio povus esti kontraŭa intuicia komence. Finfine, kial uzi stokan sistemon se ni ne povas ĉerpi ĝin plenan potencialon? Teorie eblas, sed eble ne estas la strategio, kiu maksimumigas la revenon de investo.

Unu el la ĉefaj malavantaĝoj de BESS estas la relative alta kosto de kuirilaroj. Sekve, elekti uzokutimon aŭ ŝarĝan/malŝarĝan strategion, kiu maksimumigas la baterian vivdaŭron, estas esenca. Ekzemple, plumaj acidaj baterioj ne povas esti malŝarĝitaj sub 50% kapablo sen suferi neinversigeblan damaĝon. Litio-jonaj baterioj havas pli altan energian densecon, longan ciklan vivon. Ili ankaŭ povas esti malŝarĝitaj uzante pli grandajn gamojn, sed ĉi tio kostas pliigitan prezon. Ekzistas alta varianco en kosto inter malsamaj kemiistoj, plumaj acidaj baterioj povas esti centoj ĝis miloj da dolaroj pli malmultekostaj ol litio-jona baterio de la sama grandeco. Jen kial plumaj acidaj baterioj estas la plej uzataj en sunaj aplikoj en 3 -mondaj landoj kaj malriĉaj komunumoj.

La bateria agado estas multe trafita de degenero dum sia vivdaŭro, ĝi ne havas konstantan agadon, kiu finiĝas per subita fiasko. Anstataŭe, la kapablo kaj provizita povas fadi iom post iom. En la praktiko, bateria vivdaŭro estas konsiderata, kiam ĝia kapablo atingas 80% de sia originala kapablo. Alivorte, kiam ĝi spertas 20% kapaciton. En la praktiko, tio signifas malpli altan energion. Ĉi tio povas influi uzajn periodojn por tute sendependaj sistemoj kaj la kvanto de mejlo, kiun EV povas kovri.

Alia punkto konsideri estas sekureco. Kun progresoj en fabrikado kaj teknologio, lastatempaj kuirilaroj ĝenerale estis pli stabilaj kemie. Tamen pro degradado kaj misuzo, ĉeloj povas iri en termikan fuŝadon, kio povas konduki al katastrofaj rezultoj kaj en iuj kazoj endanĝerigi la vivon de la konsumantoj.

Jen kial kompanioj disvolvis pli bonan programon pri monitorado de baterioj (BMS) por kontroli uzadon de baterioj, sed ankaŭ monitori la staton de sano por provizi ĝustatempan prizorgadon kaj eviti pligravigitajn konsekvencojn.

Konkludo

El la krad-energiaj stokaj sistemoj donas bonegan ŝancon atingi potencan sendependecon de la ĉefa krado, sed ankaŭ disponigas rezervan fonton de potenco dum malfunkciaj tempoj kaj pintaj ŝarĝaj periodoj. Tie disvolviĝo faciligus la ŝanĝon al pli verdaj energifontoj, tiel limigante la efikon de generado de energio sur klimata ŝanĝo kaj daŭre plenumas la energiajn postulojn kun konstanta kresko de konsumado.

Bateriaj energiaj stokaj sistemoj estas la plej ofte uzataj kaj la plej facilaj por agordi por malsamaj ĉiutagaj aplikoj. Ilia alta fleksebleco estas kontraŭbatalita per relative alta kosto, kaŭzante la disvolviĝon de monitoradaj strategioj por plilongigi la respektivan vivdaŭron kiel eble plej multe. Nuntempe industrio kaj akademiuloj verŝas multan penon por esplori kaj kompreni baterian degeneron en malsamaj kondiĉoj.