전기를 그리드에서 저장하는 방법은 무엇입니까?

지난 50 년 동안 2021 년에는 약 25,300 개의 테라 와트 시간의 약 25,300 개 사용으로 전 세계 전기 소비가 지속적으로 증가했습니다. 산업 4.0으로의 전환으로 전 세계적으로 에너지 수요가 증가했습니다. 이 수치는 산업 및 기타 경제 부문의 전력 요구 사항을 포함하지 않고 매년 증가하고 있습니다. 이 산업 변화와 고출력 소비는 온실 가스의 과도한 배출로 인해 더 유형의 기후 변화 효과와 결합됩니다. 현재 대부분의 발전소와 시설은 그러한 요구를 충족시키기 위해 화석 연료 공급원 (석유 및 가스)에 크게 의존합니다. 이러한 기후 관심사는 기존의 방법을 사용하여 추가 에너지 생성을 금지합니다. 따라서, 효율적이고 신뢰할 수있는 에너지 저장 시스템의 개발은 재생 가능한 공급원으로부터 지속적이고 신뢰할 수있는 에너지 공급을 보장하기 위해 점점 더 중요 해지고있다.

에너지 부문은 재생 에너지 또는 "녹색"솔루션으로 이동하여 대응했습니다. 이 전환은 개선 된 제조 기술에 의해 도움이되었으며, 예를 들어 풍력 터빈 블레이드의보다 효율적인 제조로 이어졌습니다. 또한 연구원들은 태양 광 세포의 효율성을 향상시켜 사용 지역 당 더 나은 에너지 생성을 초래했습니다. 2021 년 태양 광 발전 (PV) 공급원의 전기 생성은 크게 증가하여 기록 179 TWH에 도달했으며 2020 년에 비해 22%의 성장을 나타냅니다. 이제는 전 세계 전기 생성의 3.6%를 차지하며 현재 세 번째로 큰 재생 가능 수력 및 바람 후 에너지 원.

그러나 이러한 돌파구는 재생 가능 에너지 시스템의 고유 한 단점, 주로 가용성을 해결하지 못합니다. 이러한 방법의 대부분은 석탄 및 석유 발전소로서 요구에 따라 에너지를 생산하지 않습니다. 태양 에너지 출력은 예를 들어 하루 종일 태양 조사 각도 및 PV 패널 포지셔닝에 따라 변형으로 사용할 수 있습니다. 밤에는 에너지를 생산할 수 없습니다. 겨울철과 매우 흐린 날에는 출력이 크게 줄어 듭니다. 풍속은 풍속에 따라 변동으로 인해 풍력이 있습니다. 따라서, 이러한 솔루션은 낮은 출력 기간 동안 에너지 공급을 유지하기 위해 에너지 저장 시스템과 결합되어야합니다.

에너지 저장 시스템은 무엇입니까?

에너지 저장 시스템은 이후 단계에서 사용하기 위해 에너지를 저장할 수 있습니다. 어떤 경우에는 저장된 에너지와 제공된 에너지 사이에 에너지 전환이있을 것입니다. 가장 일반적인 예는 리튬 이온 배터리 또는 납산 배터리와 같은 전기 배터리입니다. 그들은 전극과 전해질 사이의 화학 반응을 통해 전기 에너지를 제공합니다.

배터리 또는 BESS (배터리 에너지 저장 시스템)는 일상 생활 응용 프로그램에 사용되는 가장 일반적인 에너지 저장 방법을 나타냅니다. 댐에 저장된 물의 잠재적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수력 발전소와 같은 다른 저장 시스템이 존재합니다. 떨어지는 물은 전기 에너지를 생산하는 터빈의 플라이휠을 돌릴 것입니다. 또 다른 예는 압축 가스이며, 방출되면 가스는 터빈 생성 전력의 휠을 돌립니다.

배터리를 다른 스토리지 방법과 분리하는 것은 잠재적 인 작동 영역입니다. 소규모 장치 및 자동차 전원 공급 장치에서 가정용 응용 프로그램 및 대형 태양 광 농장에 이르기까지 배터리는 모든 오프 그리드 스토리지 응용 프로그램에 완벽하게 통합 될 수 있습니다. 반면, 수력 및 압축 공기 방법에는 저장을위한 매우 크고 복잡한 인프라가 필요합니다. 이로 인해 정당화되기 위해 매우 큰 응용 프로그램이 필요한 비용이 매우 높습니다.

그리드 오프 스토리지 시스템의 사용 사례.

앞에서 언급했듯이, 오프 그리드 스토리지 시스템은 태양 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지 방법에 대한 사용과 의존을 용이하게 할 수 있습니다. 그럼에도

도시 전력망은 각 도시의 공급과 수요에 따라 적절한 양의 전력을 제공하는 것을 목표로합니다. 필요한 전력은 하루 종일 변동 할 수 있습니다. 오프 그리드 스토리지 시스템은 변동을 감쇠시키고 피크 수요의 경우 더 많은 안정성을 제공하는 데 사용되었습니다. 다른 관점에서 볼 때 그리드 스토리지 시스템은 주 전력망 또는 예정된 유지 보수 기간 동안 예상치 못한 기술적 결함을 보상하기 위해 매우 유익 할 수 있습니다. 대체 에너지 원을 찾지 않고도 전력 요구 사항을 충족 할 수 있습니다. 예를 들어 2023 년 2 월 초에 약 262,000 명을 전력없이 남겨둔 텍사스 얼음 폭풍을 인용 할 수있는 반면, 기상 조건이 어려워 수리가 지연되었습니다.

전기 자동차는 또 다른 응용 프로그램입니다. 연구원들은 배터리 제조 및 충전/배출 전략을 최적화하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 리튬 이온 배터리는이 작은 혁명의 최전선에 있으며 새로운 전기 자동차뿐만 아니라 전기 버스에서도 광범위하게 사용되었습니다. 이 경우 더 나은 배터리는 더 큰 마일리지로 이어질 수 있지만 올바른 기술로 충전 시간을 줄일 수 있습니다.

UAV와 같은 다른 기술 발전과 모바일 로봇은 배터리 개발의 혜택을 크게 이익을 얻었습니다. 모션 전략과 제어 전략은 제공된 배터리 용량 및 전력에 크게 의존합니다.

Bess는 무엇입니까?

BESS 또는 배터리 에너지 저장 시스템은 에너지를 저장하는 데 사용할 수있는 에너지 저장 시스템입니다. 이 에너지는 주 그리드 또는 풍력 에너지 및 태양 에너지와 같은 재생 가능한 에너지 원에서 나올 수 있습니다. 다양한 구성 (시리즈/병렬)으로 배열 된 여러 배터리로 구성되며 요구 사항에 따라 크기로 구성됩니다. 그들은 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 데 사용되는 인버터에 연결되어 있습니다. 에이배터리 관리 시스템 (BMS)배터리 조건과 충전/배출 작업을 모니터링하는 데 사용됩니다.

다른 에너지 저장 시스템과 비교할 때, 그들은 특히 배치/연결이 유연하며 비싼 인프라가 필요하지 않지만 여전히 상당한 비용이 들며 사용에 따라 더 정기적 인 유지 보수가 필요합니다.

베스 크기 크기 및 사용 습관

배터리 에너지 저장 시스템을 설치할 때 다루는 데 중요한 점은 크기가 있습니다. 배터리가 몇 개 필요합니까? 어떤 구성에서? 경우에 따라 배터리 유형은 비용 절감 및 효율성 측면에서 장기적으로 중요한 역할을 할 수 있습니다.

응용 프로그램은 소규모 가구부터 대형 산업 공장에 이르기까지 다양 할 수 있으므로 사례별로 수행됩니다.

소규모 가구, 특히 도시 지역에서 가장 일반적인 재생 가능 에너지 원은 태양 광 패널을 사용하는 태양 광입니다. 엔지니어는 일반적으로 가구의 평균 전력 소비를 고려하고 특정 위치에 대한 연중 태양 조도를 취합니다. 배터리 수와 그리드 구성은 배터리를 완전히 배수하지 않고 연중 가장 낮은 태양 전원 공급 기간 동안 가계 요구와 일치하도록 선택됩니다. 이것은 주 그리드에서 완전한 전력 독립성을 갖도록 솔루션을 가정합니다.

상대적으로 적당한 충전 상태를 유지하거나 배터리를 완전히 배출하지 않는 것은 처음에는 직관적 일 수있는 것입니다. 결국, 저장 시스템을 최대한 추출 할 수 없다면 왜 스토리지 시스템을 사용합니까? 이론적으로 가능하지만 투자 수익을 극대화하는 전략은 아닐 수도 있습니다.

BESS의 주요 단점 중 하나는 상대적으로 높은 배터리 비용입니다. 따라서 배터리 수명을 극대화하는 사용 습관 또는 충전/배출 전략을 선택하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 납 산 배터리는 돌이킬 수없는 손상으로 고통받지 않고 50% 용량 이하로 배출 될 수 없습니다. 리튬-이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 긴 사이클 수명이 높습니다. 또한 더 큰 범위를 사용하여 배출 될 수 있지만 가격 인상 비용이 발생합니다. 다른 화학 물질간에 비용이 크게 차이가 있으며, 납 산 배터리는 같은 크기의 리튬 이온 배터리보다 수백 ~ 수천 달러 저렴할 수 있습니다. 이것이 바로 납산 배터리가 제 3 세계 국가와 빈곤층의 태양 광 응용 분야에서 가장 많이 사용되는 이유입니다.

배터리 성능은 수명 동안 저하로 인해 크게 영향을받으며 갑작스런 실패로 끝나는 꾸준한 성능이 없습니다. 대신, 용량과 제공은 점차적으로 사라질 수 있습니다. 실제로, 배터리 수명은 용량이 원래 용량의 80%에 도달하면 실행 된 것으로 간주됩니다. 다시 말해, 20% 용량이 사라질 때. 실제로 이것은 더 적은 양의 에너지가 제공 될 수 있음을 의미합니다. 이는 완전히 독립적 인 시스템의 사용 기간과 EV가 커버 할 수있는 마일리지의 금액에 영향을 줄 수 있습니다.

고려해야 할 또 다른 요점은 안전입니다. 제조 및 기술의 발전으로 최근의 배터리는 일반적으로 화학적으로 더 안정적이었습니다. 그러나 분해 및 남용 이력으로 인해 세포는 열 런 어웨이로 들어가서 치명적인 결과를 초래할 수 있으며 경우에 따라 소비자의 생명이 위험에 처하게됩니다.

이것이 회사가 배터리 사용량을 제어하기 위해 더 나은 배터리 모니터링 소프트웨어 (BMS)를 개발하고 적시 유지 보수를 제공하고 악화 된 결과를 피하기 위해 건강 상태를 모니터링 한 이유입니다.

결론

그리드 에너지 스토리지 시스템 중 하나는 주 그리드와의 전력 독립성을 달성 할 수있는 좋은 기회를 제공하지만 다운 타임 및 피크 하중 기간 동안 백업 전원을 제공합니다. 그곳에서 개발은 녹색 에너지 원으로의 전환을 촉진하여 기후 변화에 대한 에너지 생성의 영향을 제한하면서 소비의 지속적인 성장으로 에너지 요구 사항을 충족시킵니다.

배터리 에너지 저장 시스템은 가장 일반적으로 사용되며 다양한 일상 애플리케이션에 대해 가장 쉽습니다. 그들의 유연성이 높음은 상대적으로 높은 비용으로 반박되어 각각의 수명을 최대한 연장하기위한 모니터링 전략의 개발로 이어집니다. 현재 산업과 학계는 다양한 조건에서 배터리 열화를 조사하고 이해하기 위해 많은 노력을 기울이고 있습니다.