Yn 'e ôfrûne 50 jier is d'r in trochgeande tanimming west fan wrâldwide elektrisiteitsferbrûk, mei in rûsd gebrûk fan sawat 25.300 terawatt-oeren yn it jier 2021. Mei de oergong nei yndustry 4.0 is d'r in tanimming fan enerzjyfraach oer de heule wrâld. Dizze sifers groeie elk jier, net ynklusyf de macht easken fan yndustriële en oare ekonomyske sektoaren. Dizze yndustriële ferskowing en hege enerzjyferbrûk wurde keppele mei mear taastbere effekten fan klimaatferoaring fanwegen oermjittige útstjit fan broeikasgassen. Op it stuit fertrouwe de measte enerzjyopwekkingsintrales en -foarsjenningen sterk op boarnen fan fossile brânstof (oalje en gas) om oan sokke easken te foldwaan. Dizze klimaatsoarch ferbiedt ekstra enerzjyopwekking mei konvinsjonele metoaden. Sa is de ûntwikkeling fan effisjinte en betroubere systemen foar enerzjyopslach hieltyd wichtiger wurden om in trochgeande en betroubere levering fan enerzjy út duorsume boarnen te garandearjen.
De enerzjysektor hat reagearre troch te ferskowen nei duorsume enerzjy of "griene" oplossingen. De oergong is holpen troch ferbettere fabrikaazjetechniken, dy't bygelyks liede ta effisjintere fabrikaazje fan wynturbineblêden. Ek hawwe ûndersikers de effisjinsje fan fotovoltaïske sellen ferbetterje kinnen, wat liedt ta bettere enerzjyopwekking per gebrûksgebiet. Yn 2021, elektrisiteit opwekking út sinne photovoltaïsche (PV) boarnen tanommen signifikant, berikke in rekord 179 TWh en fertsjintwurdiget in groei fan 22% yn ferliking mei 2020. Solar PV technology no goed foar 3.6% fan de wrâldwide elektrisiteit generaasje en is op it stuit de tredde grutste duorsume enerzjyboarne nei wetterkrêft en wyn.
Dizze trochbraken lossen lykwols guon fan 'e ynherinte neidielen fan systemen foar duorsume enerzjy net op, benammen beskikberens. De measte fan dizze metoaden produsearje gjin enerzjy op fraach as stienkoal- en oaljekrêftsintrales. Sinne-enerzjy-útgongen binne bygelyks de hiele dei beskikber mei fariaasjes ôfhinklik fan sinnebestralingshoeken en PV-panielposysje. It kin nachts gjin enerzjy produsearje, wylst syn útfier yn it winterseizoen en op heul bewolkte dagen signifikant fermindere wurdt. Wynkrêft hat ek lêst fan fluktuaasjes ôfhinklik fan de wynsnelheid. Dêrom moatte dizze oplossingen wurde keppele mei systemen foar enerzjyopslach om enerzjyfoarsjenning te behâlden yn perioaden mei lege útfier.
Wat binne enerzjyopslachsystemen?
Enerzjyopslachsystemen kinne enerzjy opslaan om yn in letter stadium te brûken. Yn guon gefallen sil d'r in foarm fan enerzjykonverzje wêze tusken opsleine enerzjy en levere enerzjy. It meast foarkommende foarbyld is elektryske batterijen lykas lithium-ion-batterijen of lead-sûre batterijen. Se leverje elektryske enerzjy troch gemyske reaksjes tusken de elektroden en de elektrolyt.
Batterijen, of BESS (batterij-enerzjy-opslachsysteem), fertsjintwurdigje de meast foarkommende metoade foar enerzjyopslach dy't brûkt wurdt yn tapassingen fan it deistich libben. Oare opslachsysteem bestiet lykas wetterkrêftsintrales dy't de potinsjele enerzjy fan wetter opslein yn in daam omsette yn elektryske enerzjy. It wetter dat delkomt sil it fleantsjil draaie fan in turbine dy't elektryske enerzjy produsearret. In oar foarbyld is komprimearre gas, by frijlitting sil it gas it tsjil draaie fan 'e turbine dy't macht produsearret.
Wat batterijen skiedt fan 'e oare opslachmetoaden is har potensjele wurkgebieten. Fan lytse apparaten en macht foar auto's oant húshâldlike applikaasjes en grutte sinnebuorkerijen, batterijen kinne naadloos wurde yntegreare yn elke off-grid opslachapplikaasje. Oan 'e oare kant fereaskje wetterkrêft en komprimeare loftmetoaden heul grutte en komplekse ynfrastruktuer foar opslach. Dit liedt ta heul hege kosten dy't heul grutte oanfragen nedich binne om it te rjochtfeardigjen.
Gebrûk gefallen foar off-grid opslachsystemen.
Lykas earder neamd, kinne off-grid opslachsystemen it gebrûk en fertrouwen op duorsume enerzjymetoaden fasilitearje lykas sinne- en wynenerzjy. Dochs binne d'r oare applikaasjes dy't in protte profitearje kinne fan sokke systemen
Stêdsnetwurken binne fan doel de juste hoemannichte enerzjy te leverjen op basis fan it oanbod en fraach fan elke stêd. De fereaske krêft kin de hiele dei fluktuearje. Off-grid opslachsystemen binne brûkt om fluktuaasjes te ferminderjen en mear stabiliteit te leverjen yn gefallen fan pykfraach. Ut in oar perspektyf kinne opslachsystemen bûten it net heul foardielich wêze om te kompensearjen foar elke ûnfoarsjoene technyske fout yn it haadnetwurk as yn plande ûnderhâldsperioaden. Se kinne oan enerzjyeasken foldwaan sûnder te sykjen nei alternative enerzjyboarnen. Men kin bygelyks de Texas-iisstoarm begjin febrewaris 2023 neame dy't sawat 262 000 minsken sûnder stroom liet, wylst reparaasjes fertrage waarden troch de drege waarsomstannichheden.
Elektryske auto's binne in oare applikaasje. Undersikers hawwe in protte ynset om batterijproduksje en strategyen foar opladen / ûntladen te optimalisearjen om de libbensdoer en krêftdichtheid fan batterijen te fergrutsjen. Lithium-ion-batterijen steane op 'e foargrûn fan dizze lytse revolúsje en binne wiidweidich brûkt yn nije elektryske auto's, mar ek elektryske bussen. Bettere batterijen kinne yn dit gefal liede ta in gruttere kilometers, mar ek fermindere oplaadtiden mei de juste technologyen.
Oare technologyske foarútgong lykas UAV's en mobile robots hawwe in protte profitearre fan batterijûntwikkeling. D'r binne bewegingsstrategyen en kontrôlestrategyen sterk ôfhinklik fan 'e batterijkapasiteit en levere krêft.
Wat is in BESS
BESS of batterij enerzjyopslachsysteem is in enerzjyopslachsysteem dat kin wurde brûkt om enerzjy op te slaan. Dizze enerzjy kin komme fan it haadnet of fan duorsume enerzjyboarnen lykas wynenerzjy en sinne-enerzjy. It is gearstald út meardere batterijen arranzjearre yn ferskillende konfiguraasjes (searje / parallel) en grutte basearre op de easken. Se binne ferbûn mei in ynverter dy't wurdt brûkt om de DC-krêft te konvertearjen nei AC-macht foar gebrûk. In batterijbehearsysteem (BMS) wurdt brûkt om de batterijbetingsten en de oplaad- / ûntlaadoperaasje te kontrolearjen.
Yn ferliking mei oare systemen foar enerzjyopslach binne se benammen fleksibel om te pleatsen / te ferbinen en hawwe gjin heul djoere ynfrastruktuer nedich, mar se komme noch foar in flinke kosten en fereaskje mear regelmjittich ûnderhâld basearre op it gebrûk.
BESS sizing en gebrûk gewoanten
In krúsjaal punt om oan te pakken by it ynstallearjen fan in batterij-enerzjy-opslachsysteem is de grutte. Hoefolle batterijen binne nedich? Yn hokker konfiguraasje? Yn guon gefallen kin it type batterij op 'e lange termyn in krúsjale rol spylje yn termen fan kostenbesparring en effisjinsje
Dit wurdt dien op in saak-by-case basis as applikaasjes kinne fariearje fan lytse húshâldings oan grutte yndustriële planten.
De meast foarkommende duorsume enerzjyboarne foar lytse húshâldings, fral yn stedske gebieten, is sinne mei fotovoltaïske panielen. De yngenieur soe yn 't algemien it gemiddelde enerzjyferbrûk fan' e húshâlding beskôgje en de sinnestrieling oer it jier beoardielje foar de spesifike lokaasje. It oantal batterijen en har rasterkonfiguraasje wurdt keazen om te passen oan 'e húshâldlike easken tidens de leechste sinne-enerzjyfoarsjenning fan it jier, wylst de batterijen net folslein leegje. Dit wurdt oannommen fan in oplossing om folsleine macht ûnôfhinklikens te hawwen fan it haadnet.
In relatyf matige steat fan lading hâlde of de batterijen net folslein ûntladen is iets dat yn 't earstoan tsjin yntuïtyf kin wêze. Ommers, wêrom in opslachsysteem brûke as wy it folsleine potensjeel net kinne ekstrahearje? Yn teory is it mooglik, mar it is miskien net de strategy dy't it rendemint op ynvestearring maksimaleart.
Ien fan 'e wichtichste neidielen fan BESS is de relatyf hege kosten fan batterijen. Dêrom is it essensjeel om in gebrûksgewoante te kiezen as in oplaad- / ûntlaadstrategy dy't de batterijlibben maksimaleart. Bygelyks, lead acid batterijen kinne net ûntslein wurde ûnder 50% kapasiteit sûnder lêst fan ûnomkearbere skea. Lithium-ion-batterijen hawwe hegere enerzjytichtens, lange sykluslibben. Se kinne ek wurde ûntslein mei help fan gruttere berik, mar dit komt op in kosten fan ferhege priis. D'r is in hege fariânsje yn kosten tusken ferskate chemie, lead acid batterijen kinne hûnderten oant tûzenen dollars goedkeaper wêze as in lithium-ion batterij fan deselde grutte. Dit is de reden dat lead-sûre batterijen it meast brûkt wurde yn sinneapplikaasjes yn lannen fan 'e 3e wrâld en earme mienskippen.
De batterijprestaasje wurdt swier beynfloede troch degradaasje yn 'e libbensduur, it hat gjin fêste prestaasjes dy't einiget mei hommelse mislearring. Ynstee dêrfan kin de kapasiteit en levere stadichoan ferdwine. Yn 'e praktyk wurdt in batterijlibben beskôge as leech as syn kapasiteit 80% fan syn oarspronklike kapasiteit berikt. Mei oare wurden, as it belibbet in 20% kapasiteit fade. Yn 'e praktyk betsjut dit dat in legere hoemannichte enerzjy levere wurde kin. Dit kin ynfloed hawwe op gebrûksperioaden foar folslein ûnôfhinklike systemen en it oantal kilometers dat in EV kin dekke.
In oar punt om te beskôgjen is feiligens. Mei foarútgong yn fabrikaazje en technology binne resinte batterijen yn 't algemien gemysk stabyl west. Troch degradaasje en misbrûkskiednis kinne sellen lykwols yn termyske runaway gean, wat kin liede ta katastrofale resultaten en yn guon gefallen it libben fan 'e konsuminten yn gefaar bringe.
Dit is de reden dat bedriuwen bettere software foar batterijmonitoring (BMS) hawwe ûntwikkele om batterijgebrûk te kontrolearjen, mar ek de steat fan sûnens te kontrolearjen om yntiids ûnderhâld te leverjen en fergrutte gefolgen te foarkommen.
Konklúzje
Fan 'e grid-enerzjy-opslachsystemen jouwe in geweldige kâns om macht-ûnôfhinklikens te berikken fan it haadnet, mar leverje ek in reservekopyboarne fan macht tidens downtimes en pykloadperioaden. D'r ûntwikkeling soe de ferskowing nei grienere enerzjyboarnen fasilitearje, sadat de ynfloed fan enerzjyopwekking op klimaatferoaring beheine, wylst se noch foldogge oan de enerzjyeasken mei konstante groei yn konsumpsje.
Batterij-enerzjy-opslachsystemen binne de meast brûkte en de maklikste te konfigurearjen foar ferskate deistige applikaasjes. Harren hege fleksibiliteit wurdt tsjinwurke troch in relatyf hege kosten, wat liedt ta de ûntwikkeling fan tafersjochstrategyen om de respektivelike libbensdoer safolle mooglik te ferlingjen. Op it stuit jouwe yndustry en akademy in protte muoite om batterijdegradaasje te ûndersiikjen en te begripen ûnder ferskate omstannichheden.
