Conas leictreachas a stóráil as an eangach?

Le 50 bliain anuas, tá méadú leanúnach ar thomhaltas leictreachais domhanda, le húsáid measta de thart ar 25,300 terawatt-uair an chloig sa bhliain 2021. Leis an aistriú i dtreo tionscal 4.0, tá méadú ar éilimh fuinnimh ar fud an domhain. Tá na huimhreacha seo ag méadú gach bliain, gan riachtanais chumhachta na n-earnálacha tionsclaíochta agus eacnamaíocha eile a áireamh. Tá an t-aistriú tionsclaíoch seo agus an tomhaltas ardchumhachta seo in éineacht le hiarmhairtí athraithe aeráide níos inláimhsithe de bharr astuithe iomarcacha gás ceaptha teasa. Faoi láthair, tá formhór na ngléasraí agus na n-áiseanna giniúna cumhachta ag brath go mór ar fhoinsí breosla iontaise (ola agus gás) chun freastal ar na héilimh sin. Cuireann na hábhair imní aeráide seo cosc ar ghiniúint bhreise fuinnimh trí úsáid a bhaint as modhanna traidisiúnta. Mar sin, tá forbairt córas stórála fuinnimh éifeachtach agus iontaofa tar éis éirí níos tábhachtaí chun soláthar leanúnach agus iontaofa fuinnimh ó fhoinsí in-athnuaite a chinntiú.

D'fhreagair an earnáil fuinnimh trí aistriú i dtreo réitigh fuinnimh in-athnuaite nó “glas”. Chuidigh teicnící déantúsaíochta feabhsaithe leis an aistriú, rud as a dtáinig déantús níos éifeachtaí ar lanna tuirbíní gaoithe mar shampla. Chomh maith leis sin, d'éirigh le taighdeoirí éifeachtacht na gcealla fótavoltach a fheabhsú, rud a fhágann go bhfuil giniúint fuinnimh níos fearr in aghaidh an limistéir úsáide. In 2021, tháinig méadú suntasach ar ghiniúint leictreachais ó fhoinsí fótavoltach gréine (PV), ag teacht ar thaifead 179 TWh agus is ionann é agus fás 22% i gcomparáid le 2020. Is ionann teicneolaíocht gréine PV anois agus 3.6% den ghiniúint leictreachais dhomhanda agus is é an tríú in-athnuaite is mó faoi láthair. foinse fuinnimh tar éis hidreachumhacht agus gaoithe.

Mar sin féin, ní réitíonn na cinn seo roinnt de na míbhuntáistí bunúsacha a bhaineann le córais fuinnimh in-athnuaite, infhaighteacht go príomha. Ní tháirgeann formhór na modhanna seo fuinneamh ar éileamh mar ghléasraí cumhachta guail agus ola. Tá aschuir fuinnimh gréine ar fáil mar shampla i rith an lae le héagsúlachtaí ag brath ar uillinneacha ionradaíochta na gréine agus suíomh painéil PV. Ní féidir leis aon fhuinneamh a tháirgeadh i rith na hoíche agus laghdaítear a aschur go suntasach le linn shéasúr an gheimhridh agus ar laethanta an-scamallach. Braitheann cumhacht gaoithe freisin ó luaineachtaí ag brath ar luas na gaoithe. Dá bhrí sin, ní mór na réitigh seo a chúpláil le córais stórála fuinnimh chun soláthar fuinnimh a choinneáil le linn tréimhsí aschuir íseal.

Cad iad córais stórála fuinnimh?

Is féidir le córais stórála fuinnimh fuinneamh a stóráil chun é a úsáid níos déanaí. I gcásanna áirithe, beidh cineál comhshó fuinnimh idir fuinneamh stóráilte agus fuinneamh a chuirtear ar fáil. Is é an sampla is coitianta ná cadhnraí leictreacha cosúil le cadhnraí litiam-ian nó cadhnraí luaidhe-aigéad. Soláthraíonn siad fuinneamh leictreach trí imoibrithe ceimiceacha idir na leictreoidí agus an leictrilít.

Is ionann cadhnraí, nó BESS (córas stórála fuinnimh ceallraí), an modh stórála fuinnimh is coitianta a úsáidtear in iarratais sa saol laethúil. Tá córas stórála eile ann ar nós gléasraí hidreachumhachta a thiontaíonn fuinneamh poitéinsiúil an uisce a stóráiltear i ndamba go fuinneamh leictreach. Casfaidh an t-uisce a thitfidh síos roth eitilte an tuirbín a tháirgeann fuinneamh leictreach. Sampla eile is ea gás comhbhrúite, tar éis é a scaoileadh casfaidh an gás roth an chumhacht táirgthe tuirbín.

Is é an rud a scarann cadhnraí ó na modhanna stórála eile ná a réimsí oibríochta féideartha. Ó ghléasanna beaga agus soláthar cumhachta gluaisteán go feidhmeanna tí agus feirmeacha gréine móra, is féidir cadhnraí a chomhtháthú gan uaim le haon fheidhmchlár stórála lasmuigh den ghreille. Ar an láimh eile, éilíonn modhanna hidreachumhachta agus aer comhbhrúite bonneagair an-mhór agus casta le haghaidh stórála. Bíonn costais an-arda mar thoradh air seo a éilíonn iarratais an-mhóra le go mbeidh údar maith leis.

Úsáid cásanna le haghaidh córais stórála lasmuigh den eangach.

Mar a luadh cheana, is féidir le córais stórála lasmuigh den ghreille úsáid agus brath ar mhodhanna fuinnimh in-athnuaite amhail cumhacht gréine agus gaoithe a éascú. Mar sin féin, tá feidhmchláir eile ann ar féidir leo leas mór a bhaint as córais dá leithéid

Tá sé mar aidhm ag eangacha cumhachta cathrach an méid ceart cumhachta a sholáthar bunaithe ar sholáthar agus éileamh gach cathrach. Féadann an chumhacht atá ag teastáil luainiú i rith an lae. Baineadh úsáid as córais stórála lasmuigh den eangach chun luaineachtaí a mhaolú agus chun níos mó cobhsaíochta a sholáthar i gcásanna buaicéilimh. Ó dhearcadh difriúil, is féidir le córais stórála lasmuigh den ghreille a bheith an-tairbheach mar chúiteamh ar aon locht teicniúil gan choinne sa phríomhghreille cumhachta nó le linn tréimhsí cothabhála sceidealta. Is féidir leo riachtanais chumhachta a chomhlíonadh gan a bheith orthu cuardach a dhéanamh ar fhoinsí fuinnimh eile. Is féidir a lua mar shampla stoirm oighir Texas go luath i mí Feabhra 2023 a d'fhág thart ar 262 000 duine gan chumhacht, agus cuireadh moill ar dheisiúcháin mar gheall ar na coinníollacha aimsire deacra.

Feidhm eile is ea feithiclí leictreacha. Tá an-iarracht déanta ag taighdeoirí déantúsaíocht ceallraí a bharrfheabhsú agus straitéisí muirir/urscaoilte chun saolré agus dlús cumhachta na gcadhnraí a leathnú. Bhí cadhnraí litiam-ian chun tosaigh sa réabhlóid bheag seo agus baineadh úsáid as go forleathan i gcarranna leictreacha nua ach freisin i mbusanna leictreacha. D'fhéadfadh míleáiste níos mó a bheith mar thoradh ar chadhnraí níos fearr sa chás seo ach freisin amanna muirir a laghdú leis na teicneolaíochtaí cearta.

Is maith le dul chun cinn teicneolaíochta eile cosúil le UAVanna agus bhain róbait shoghluaiste go mór leas as forbairt ceallraí. Tá straitéisí tairiscint agus straitéisí rialaithe ag brath go mór ar an acmhainn ceallraí agus an chumhacht a sholáthraítear.

Cad is BESS ann

Is córas stórála fuinnimh é BESS nó córas stórála fuinnimh ceallraí is féidir a úsáid chun fuinneamh a stóráil. Is féidir leis an bhfuinneamh seo teacht ón bpríomhghreille nó ó fhoinsí fuinnimh in-athnuaite ar nós fuinneamh gaoithe agus fuinneamh na gréine. Tá sé comhdhéanta de chadhnraí iolracha eagraithe i bhfoirmíochtaí éagsúla (sraith / comhthreomhar) agus meánmhéide bunaithe ar na riachtanais. Tá siad ceangailte le inverter a úsáidtear chun an chumhacht DC a thiontú go cumhacht AC le húsáid. Acóras bainistíochta ceallraí (BMS)a úsáidtear chun monatóireacht a dhéanamh ar na coinníollacha ceallraí agus ar an oibríocht luchtaithe / urscaoilte.

I gcomparáid le córais stórála fuinnimh eile, tá siad an-solúbtha le háit/nascadh agus níl bonneagar an-chostasach ag teastáil uathu, ach baineann costas suntasach leo fós agus teastaíonn cothabháil níos rialta orthu bunaithe ar an úsáid.

Méid BESS agus nósanna úsáide

Is pointe ríthábhachtach chun dul i ngleic nuair a shuiteáil córas stórála fuinnimh ceallraí sizing. Cé mhéad cadhnraí atá ag teastáil? Cén chumraíocht? I gcásanna áirithe, is féidir ról ríthábhachtach a bheith ag an gcineál ceallraí san fhadtréimhse i dtéarmaí coigilteas costais agus éifeachtúlachta

Déantar é seo ar bhonn cás ar chás mar is féidir le hiarratais raon ó theaghlaigh bheaga go gléasraí tionsclaíocha móra.

Is é an fhoinse fuinnimh in-athnuaite is coitianta do theaghlaigh bheaga, go háirithe i gceantair uirbeacha, ná gréine ag baint úsáide as painéil fhótavoltach. Go ginearálta, dhéanfadh an t-innealtóir meán-ídiú cumhachta an tí a mheas agus ionradaíocht gréine a mheas i rith na bliana don suíomh sonrach. Roghnaítear líon na gcadhnraí agus a gcumraíocht greille chun na héilimh teaghlaigh a mheaitseáil le linn an tsoláthair chumhachta gréine is ísle den bhliain agus gan na cadhnraí a dhraenáil go hiomlán. Tá sé seo ag glacadh le réiteach chun neamhspleáchas cumhachta iomlán a bheith ón bpríomhghreille.

Is rud é a d'fhéadfadh a bheith in aghaidh iomasach ar dtús staid mhuirear measartha measartha a choinneáil nó gan na cadhnraí a urscaoileadh go hiomlán. Tar éis an tsaoil, cén fáth a n-úsáidfí córas stórála mura féidir linn lánacmhainneacht a bhaint as? Go teoiriciúil is féidir, ach b'fhéidir nach í an straitéis a uasmhéadaíonn an toradh ar infheistíocht.

Ceann de na príomh-mhíbhuntáistí a bhaineann le BESS ná costas réasúnta ard cadhnraí. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach nós úsáide nó straitéis muirir / urscaoilte a roghnú a uasmhéadaíonn saolré na ceallraí. Mar shampla, ní féidir cadhnraí aigéad luaidhe a urscaoileadh faoi bhun toilleadh 50% gan damáiste do-aisiompaithe a fhulaingt. Tá dlús fuinnimh níos airde, saolré timthriall fada ag cadhnraí litiam-ian. Is féidir iad a urscaoileadh freisin ag baint úsáide as raonta níos mó, ach tagann sé seo ar chostas de phraghas méadaithe. Tá éagsúlacht mhór i gcostas idir cheimiceáin éagsúla, is féidir cadhnraí aigéad luaidhe a bheith na céadta go mílte dollar níos saoire ná ceallraí litiam-ian den mhéid céanna. Sin é an fáth gurb iad cadhnraí aigéad luaidhe na cinn is mó a úsáidtear in iarratais gréine i dtíortha an 3ú domhan agus i bpobail bhochta.

Tá tionchar mór ag feidhmíocht na ceallraí ar dhíghrádú le linn a shaolré, níl feidhmíocht seasta aige a chríochnaíonn le teip tobann. Ina áit sin, féadfaidh an acmhainn agus an acmhainn a chuirtear ar fáil céimnithe de réir a chéile. Go praiticiúil, meastar go bhfuil saolré ceallraí imithe nuair a shroicheann a acmhainn 80% dá acmhainn bhunaidh. I bhfocail eile, nuair a bhíonn cumas 20% céimnithe aige. Go praiticiúil, ciallaíonn sé seo gur féidir méid níos lú fuinnimh a sholáthar. Is féidir leis seo cur isteach ar thréimhsí úsáide do chórais atá go hiomlán neamhspleách agus ar an méid míleáiste is féidir le EV a chlúdach.

Pointe eile le breithniú ná sábháilteacht. Le dul chun cinn i ndéantúsaíocht agus teicneolaíocht, tá cadhnraí le déanaí i gcoitinne níos cobhsaí go ceimiceach. Mar gheall ar stair díghrádaithe agus mí-úsáide, áfach, is féidir le cealla dul isteach i rith teitheadh teirmeach rud a d'fhéadfadh torthaí tubaisteach a bheith mar thoradh air agus i gcásanna áirithe beatha na dtomhaltóirí a chur i mbaol.

Sin é an fáth go bhfuil bogearraí monatóireachta ceallraí (BMS) níos fearr forbartha ag cuideachtaí chun úsáid ceallraí a rialú ach freisin chun monatóireacht a dhéanamh ar staid na sláinte chun cothabháil tráthúil a sholáthar agus iarmhairtí níos measa a sheachaint.

Conclúid

De na córais stórála fuinnimh ghreille, tugann siad deis iontach chun neamhspleáchas cumhachta a bhaint amach ón bpríomhghreille ach cuireann siad foinse cumhachta cúltaca ar fáil freisin le linn downtimes agus tréimhsí buaicualach. D’éascódh forbairt dá bharr an t-aistriú i dtreo foinsí fuinnimh níos glaise, rud a chuirfeadh srian ar an tionchar a bhíonn ag giniúint fuinnimh ar athrú aeráide agus ag an am céanna ag comhlíonadh na riachtanas fuinnimh le fás leanúnach ar thomhaltas.

Is iad córais stórála fuinnimh ceallraí na cinn is coitianta a úsáidtear agus is éasca a chumrú le haghaidh feidhmeanna laethúla éagsúla. Cuirtear costas sách ard in aghaidh a n-solúbthacht ard, rud a fhágann go bhforbrófar straitéisí monatóireachta chun an saolré faoi seach a fhadú oiread agus is féidir. Faoi láthair, tá an tionscal agus an saol acadúil ag stealladh go leor iarracht chun díghrádú ceallraí a imscrúdú agus a thuiscint faoi choinníollacha éagsúla.