Bagaimana cara menyimpan listrik dari jaringan?

Selama 50 tahun terakhir, telah terjadi peningkatan konsumsi listrik global yang berkelanjutan, dengan perkiraan penggunaan sekitar 25.300 terawatt-jam pada tahun 2021. Dengan transisi menuju Industri 4.0, ada peningkatan tuntutan energi di seluruh dunia. Angka -angka ini meningkat setiap tahun, tidak termasuk persyaratan kekuasaan dari sektor industri dan ekonomi lainnya. Pergeseran industri dan konsumsi daya tinggi ini digabungkan dengan efek perubahan iklim yang lebih nyata karena emisi gas rumah kaca yang berlebihan. Saat ini, sebagian besar pembangkit dan fasilitas pembangkit listrik sangat bergantung pada sumber bahan bakar fosil (minyak dan gas) untuk memenuhi tuntutan tersebut. Kekhawatiran iklim ini melarang pembangkit energi tambahan menggunakan metode konvensional. Dengan demikian, pengembangan sistem penyimpanan energi yang efisien dan andal telah menjadi semakin penting untuk memastikan pasokan energi yang berkelanjutan dan andal dari sumber terbarukan.

Sektor energi telah merespons dengan bergeser ke arah energi terbarukan atau solusi "hijau". Transisi ini telah dibantu oleh teknik manufaktur yang lebih baik, yang mengarah misalnya untuk pembuatan bilah turbin angin yang lebih efisien. Juga, para peneliti telah mampu meningkatkan efisiensi sel fotovoltaik, yang mengarah ke pembangkit energi yang lebih baik per area penggunaan. Pada tahun 2021, pembangkit listrik dari sumber fotovoltaik surya (PV) meningkat secara signifikan, mencapai rekor 179 TWH dan mewakili pertumbuhan 22% dibandingkan dengan 2020. Teknologi PV surya sekarang menyumbang 3,6% dari pembangkit listrik global dan saat ini merupakan terbarukan terbesar ketiga terbarukan ketiga terbarukan ketiga terbesar ketiga terbarukan ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar ketiga terbesar Sumber energi setelah tenaga air dan angin.

Namun, terobosan ini tidak menyelesaikan beberapa kelemahan inheren dari sistem energi terbarukan, terutama ketersediaan. Sebagian besar metode ini tidak menghasilkan energi sesuai permintaan sebagai pembangkit listrik tenaga batu bara dan minyak. Output energi surya misalnya tersedia sepanjang hari dengan variasi tergantung pada sudut iradiasi matahari dan posisi panel PV. Ini tidak dapat menghasilkan energi pada malam hari sementara outputnya berkurang secara signifikan selama musim dingin dan pada hari -hari yang sangat mendung. Tenaga angin juga menderita fluktuasi tergantung pada kecepatan angin. Oleh karena itu, solusi ini perlu digabungkan dengan sistem penyimpanan energi untuk mempertahankan pasokan energi selama periode output rendah.

Apa itu sistem penyimpanan energi?

Sistem penyimpanan energi dapat menyimpan energi untuk digunakan pada tahap selanjutnya. Dalam beberapa kasus, akan ada bentuk konversi energi antara energi yang disimpan dan memberikan energi. Contoh yang paling umum adalah baterai listrik seperti baterai lithium-ion atau baterai asam timbal. Mereka menyediakan energi listrik melalui reaksi kimia antara elektroda dan elektrolit.

Baterai, atau Bess (sistem penyimpanan energi baterai), mewakili metode penyimpanan energi yang paling umum digunakan dalam aplikasi kehidupan sehari -hari. Sistem penyimpanan lainnya ada seperti pembangkit listrik tenaga air yang mengubah potensi energi air yang disimpan dalam bendungan menjadi energi listrik. Air yang jatuh akan mengubah roda gila turbin yang menghasilkan energi listrik. Contoh lain adalah gas terkompresi, setelah melepaskan gas akan memutar roda daya penghasil turbin.

Apa yang memisahkan baterai dari metode penyimpanan lainnya adalah area operasi potensial mereka. Dari perangkat kecil dan catu daya mobil hingga aplikasi rumah tangga dan peternakan surya besar, baterai dapat diintegrasikan dengan mulus ke aplikasi penyimpanan off-grid apa pun. Di sisi lain, tenaga air dan metode udara terkompresi membutuhkan infrastruktur yang sangat besar dan kompleks untuk penyimpanan. Ini mengarah pada biaya yang sangat tinggi yang membutuhkan aplikasi yang sangat besar agar dapat dibenarkan.

Gunakan kasing untuk sistem penyimpanan off-grid.

Seperti disebutkan sebelumnya, sistem penyimpanan off-grid dapat memfasilitasi penggunaan dan ketergantungan pada metode energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin. Meskipun demikian, ada aplikasi lain yang dapat sangat diuntungkan dari sistem tersebut

Jaringan listrik kota bertujuan untuk memberikan jumlah daya yang tepat berdasarkan penawaran dan permintaan masing -masing kota. Kekuatan yang dibutuhkan dapat berfluktuasi sepanjang hari. Sistem penyimpanan off-grid telah digunakan untuk melemahkan fluktuasi dan memberikan lebih banyak stabilitas dalam kasus permintaan puncak. Dari perspektif yang berbeda, sistem penyimpanan di luar jaringan dapat sangat bermanfaat untuk mengimbangi kesalahan teknis yang tidak terduga di jaringan listrik utama atau selama periode pemeliharaan yang dijadwalkan. Mereka dapat memenuhi persyaratan daya tanpa harus mencari sumber energi alternatif. Orang dapat mengutip misalnya badai es Texas pada awal Februari 2023 yang menyebabkan sekitar 262.000 orang tanpa listrik, sementara perbaikan tertunda karena kondisi cuaca yang sulit.

Kendaraan listrik adalah aplikasi lain. Para peneliti telah menuangkan banyak upaya untuk mengoptimalkan pembuatan baterai dan strategi pengisian/pelepasan untuk meluas umur dan kepadatan daya baterai. Baterai lithium-ion telah berada di garis depan revolusi kecil ini dan telah digunakan secara luas pada mobil listrik baru tetapi juga bus listrik. Baterai yang lebih baik dalam kasus ini dapat menyebabkan jarak tempuh yang lebih besar tetapi juga mengurangi waktu pengisian daya dengan teknologi yang tepat.

Kemajuan teknologi lainnya menyukai UAV dan robot seluler sangat mendapat manfaat dari pengembangan baterai. Ada strategi gerak dan strategi kontrol sangat bergantung pada kapasitas baterai dan daya yang disediakan.

Apa itu Bess

Bess atau Sistem Penyimpanan Energi Baterai adalah sistem penyimpanan energi yang dapat digunakan untuk menyimpan energi. Energi ini dapat berasal dari jaringan utama atau dari sumber energi terbarukan seperti energi angin dan energi matahari. Ini terdiri dari beberapa baterai yang diatur dalam konfigurasi yang berbeda (seri/paralel) dan berukuran berdasarkan persyaratan. Mereka terhubung ke inverter yang digunakan untuk mengonversi daya DC menjadi daya AC untuk penggunaan. ASistem Manajemen Baterai (BMS)digunakan untuk memantau kondisi baterai dan operasi pengisian/pemakaian.

Dibandingkan dengan sistem penyimpanan energi lainnya, mereka sangat fleksibel untuk ditempatkan/terhubung dan tidak memerlukan infrastruktur yang sangat mahal, tetapi mereka masih memiliki biaya yang cukup besar dan memerlukan pemeliharaan yang lebih teratur berdasarkan penggunaan.

Ukuran bess dan kebiasaan penggunaan

Titik penting untuk ditangani saat memasang sistem penyimpanan energi baterai adalah ukuran. Berapa banyak baterai yang dibutuhkan? Dalam konfigurasi apa? Dalam beberapa kasus, jenis baterai dapat memainkan peran penting dalam jangka panjang dalam hal penghematan dan efisiensi biaya

Ini dilakukan berdasarkan kasus per kasus karena aplikasi dapat berkisar dari rumah tangga kecil hingga pabrik industri besar.

Sumber energi terbarukan yang paling umum untuk rumah tangga kecil, terutama di daerah perkotaan, adalah matahari menggunakan panel fotovoltaik. Insinyur secara umum akan mempertimbangkan konsumsi daya rata -rata rumah tangga dan menilai radiasi matahari di sepanjang tahun untuk lokasi tertentu. Jumlah baterai dan konfigurasi grid mereka dipilih agar sesuai dengan permintaan rumah tangga selama catu daya surya terendah tahun ini sementara tidak sepenuhnya menguras baterai. Ini mengasumsikan solusi untuk memiliki independensi kekuatan penuh dari jaringan utama.

Menjaga kondisi pengisian yang relatif moderat atau tidak sepenuhnya mengeluarkan baterai adalah sesuatu yang mungkin kontra intuitif pada awalnya. Lagi pula, mengapa menggunakan sistem penyimpanan jika kita tidak dapat mengekstraknya potensial penuh? Secara teori itu mungkin, tetapi mungkin bukan strategi yang memaksimalkan pengembalian investasi.

Salah satu kerugian utama Bess adalah biaya baterai yang relatif tinggi. Oleh karena itu, memilih kebiasaan penggunaan atau strategi pengisian/pelepasan yang memaksimalkan umur baterai sangat penting. Misalnya, baterai asam timbal tidak dapat dikeluarkan di bawah kapasitas 50% tanpa menderita kerusakan yang tidak dapat diubah. Baterai lithium-ion memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi, kehidupan siklus panjang. Mereka juga dapat dikeluarkan menggunakan rentang yang lebih besar, tetapi ini datang dengan biaya kenaikan harga. Ada variasi tinggi dalam biaya antara kimia yang berbeda, baterai asam timbal dapat ratusan hingga ribuan dolar lebih murah daripada baterai lithium-ion dengan ukuran yang sama. Inilah sebabnya mengapa baterai asam timbal adalah yang paling banyak digunakan dalam aplikasi surya di negara -negara dunia ke -3 dan komunitas miskin.

Kinerja baterai sangat dipengaruhi oleh degradasi selama umurnya, ia tidak memiliki kinerja yang stabil yang berakhir dengan kegagalan mendadak. Sebaliknya, kapasitas dan yang disediakan dapat memudar secara progresif. Dalam praktiknya, umur baterai dianggap kehabisan ketika kapasitasnya mencapai 80% dari kapasitas aslinya. Dengan kata lain, ketika mengalami kapasitas 20% memudar. Dalam praktiknya, ini berarti jumlah energi yang lebih rendah dapat disediakan. Ini dapat memengaruhi periode penggunaan untuk sistem yang sepenuhnya independen dan jumlah jarak tempuh yang dapat ditanggung EV.

Poin lain yang perlu dipertimbangkan adalah keamanan. Dengan kemajuan dalam bidang manufaktur dan teknologi, baterai baru -baru ini secara umum lebih stabil secara kimiawi. Namun karena riwayat degradasi dan penyalahgunaan, sel dapat masuk ke pelarian termal yang dapat menyebabkan hasil bencana dan dalam beberapa kasus menempatkan kehidupan konsumen dalam bahaya.

Inilah sebabnya perusahaan telah mengembangkan perangkat lunak pemantauan baterai yang lebih baik (BMS) untuk mengontrol penggunaan baterai tetapi juga memantau keadaan kesehatan untuk memberikan pemeliharaan yang tepat waktu dan menghindari konsekuensi yang diperburuk.

Kesimpulan

Sistem penyimpanan energi-energi memberikan peluang besar untuk mencapai kemandirian daya dari jaringan utama tetapi juga menyediakan sumber daya cadangan selama masa henti dan periode beban puncak. Di sana pengembangan akan memfasilitasi pergeseran ke arah sumber energi yang lebih hijau, sehingga membatasi dampak pembangkit energi pada perubahan iklim sambil tetap memenuhi kebutuhan energi dengan pertumbuhan konsumsi yang konstan.

Sistem penyimpanan energi baterai adalah yang paling umum digunakan dan termudah untuk dikonfigurasi untuk aplikasi sehari -hari yang berbeda. Fleksibilitas tinggi mereka dilawan oleh biaya yang relatif tinggi, yang mengarah pada pengembangan strategi pemantauan untuk memperpanjang umur masing -masing sebanyak mungkin. Saat ini, industri dan akademisi menuangkan banyak upaya untuk menyelidiki dan memahami degradasi baterai dalam kondisi yang berbeda.