Электр энергиясын тармактан кантип сактоо керек?

Акыркы 50 жылдын ичинде глобалдык электр энергиясын керектөөнүн тынымсыз өсүшү байкалды, болжол менен 2021-жылы болжол менен 25 300 тераватт-саат керектелет. 4.0 өнөр жайына өтүү менен дүйнө жүзү боюнча энергияга болгон талаптын өсүшү байкалууда. Бул сандар өнөр жай жана башка экономика секторлорунун электр энергиясына болгон муктаждыктарын эске албаганда, жыл сайын көбөйүүдө. Бул өнөр жайлык жылыш жана жогорку энергия керектөө парник газдарынын ашыкча эмиссиясынан улам климаттын олуттуу өзгөрүшүнө таасир этет. Азыркы учурда көпчүлүк электр энергиясын өндүрүүчү станциялар жана объектилер мындай талаптарды канааттандыруу үчүн күйүүчү отун булактарына (нефть жана газ) таянышат. Бул климаттык маселелер кадимки ыкмаларды колдонуу менен кошумча энергия өндүрүүгө тыюу салат. Ошентип, энергияны кайра жаралуучу булактардан үзгүлтүксүз жана ишенимдүү камсыздоо үчүн эффективдүү жана ишенимдүү энергияны сактоо системаларын өнүктүрүү маанилүү болуп калды.

Энергетика сектору кайра жаралуучу энергияга же “жашыл” чечимдерге өтүү менен жооп берди. Өткөөлгө жакшыртылган өндүрүш ыкмалары жардам берди, мисалы, шамал турбинасынын канаттарын натыйжалуу өндүрүүгө алып келди. Ошондой эле, изилдөөчүлөр фотоэлектрдик клеткалардын натыйжалуулугун жогорулатууга жетишти, бул колдонуу аянтына энергияны жакшыраак өндүрүүгө алып келди. 2021-жылы күндүн фотоэлектрдик (PV) булактарынан электр энергиясын өндүрүү олуттуу түрдө көбөйүп, рекорддук көрсөткүчкө жетип, 179 ТВт саатка жетти жана 2020-жылга салыштырмалуу 22% өсүштү. Күндүн PV технологиясы азыр дүйнөлүк электр энергиясын өндүрүүнүн 3,6% түзөт жана азыркы учурда үчүнчү жаңылануучу энергия болуп саналат. гидроэнергетикадан жана шамалдан кийинки энергия булагы.

Бирок, бул жетишкендиктер кайра жаралуучу энергия системаларынын кээ бир мүнөздүү кемчиликтерин, негизинен жеткиликтүүлүгүн чече албайт. Бул ыкмалардын көбү көмүр жана мунай электр станциялары сыяктуу талап боюнча энергия өндүрбөйт. Күн энергиясынын чыгышы, мисалы, күндүн нурлануу бурчтарына жана PV панелдин жайгашуусуна жараша өзгөрүү менен күн бою жеткиликтүү. Кышкы мезгилде жана өтө булуттуу күндөрдө анын өндүрүшү кыйла азайса, түн ичинде эч кандай энергия өндүрө албайт. Шамал энергиясы шамалдын ылдамдыгына жараша термелүүдөн да жабыркайт. Ошондуктан, бул чечимдер аз өндүрүш мезгилинде энергия менен камсыз кылууну колдоо үчүн энергия сактоо системалары менен айкалыштыруу керек.

Энергия сактоо системалары деген эмне?

Энергияны сактоо системалары энергияны кийинки этапта колдонуу үчүн сактай алат. Кээ бир учурларда, сакталган энергия менен камсыздалган энергиянын ортосунда энергия конверсиясынын бир түрү болот. Эң кеңири таралган мисал - литий-иондук батарейкалар же коргошун-кислота батареялары сыяктуу электрдик батарейкалар. Алар электроддор менен электролиттин ортосундагы химиялык реакциялар аркылуу электр энергиясын беришет.

Батареялар, же BESS (батареянын энергияны сактоо системасы), күнүмдүк тиричиликте колдонулган эң кеңири таралган энергияны сактоо ыкмасын билдирет. Плотинада сакталган суунун потенциалдуу энергиясын электр энергиясына айландыруучу ГЭСтер сыяктуу башка сактоо системасы бар. Төмөн түшкөн суу электр энергиясын чыгарган турбинанын маховиктерин айлантат. Дагы бир мисал - кысылган газ, бошогондо газ турбинанын дөңгөлөктөрүн айлантат.

Батареяларды башка сактоо ыкмаларынан айырмалап турган нерсе, алардын потенциалдуу иштөө аймактары. Чакан түзмөктөрдөн жана автомобиль энергиясы менен камсыздоодон үй тиричилигине жана ири күн чарбаларына чейин, батарейкаларды тармактан тышкары сактоочу тиркемелерге кынтыксыз бириктирсе болот. Башка жагынан алганда, гидроэнергетика жана кысылган аба ыкмалары сактоо үчүн абдан чоң жана татаал инфраструктураларды талап кылат. Бул аны актоо үчүн абдан чоң колдонмолорду талап кылган өтө чоң чыгымдарга алып келет.

Тармактан тышкаркы сактоо тутумдары үчүн учурларды колдонуңуз.

Мурда айтылгандай, тармактан тышкаркы сактоо тутумдары күн жана шамал энергиясы сыяктуу кайра жаралуучу энергиянын ыкмаларын колдонууну жана таянууну жеңилдетет. Ошого карабастан, мындай системалардан чоң пайда ала турган башка колдонмолор бар

Шаардык электр тармактары ар бир шаардын суроо-талабынын жана сунушунун негизинде керектүү көлөмдөгү электр энергиясын камсыз кылууга багытталган. Керектүү кубаттуулук күн бою өзгөрүп турушу мүмкүн. Тармактан тышкаркы сактоо тутумдары термелүүлөрдү басаңдатуу жана суроо-талаптын эң жогорку чегинде туруктуулукту камсыз кылуу үчүн колдонулган. Башка көз караштан алганда, тармактан тышкаркы сактоо тутумдары негизги электр тармагындагы күтүлбөгөн техникалык мүчүлүштүктөрдүн ордун толтуруу үчүн же пландаштырылган тейлөө мезгилдеринде абдан пайдалуу болушу мүмкүн. Алар башка энергия булактарын издебестен эле электр энергиясына болгон талаптарды канааттандыра алышат. Мисалга 2023-жылдын февраль айынын башында Техас штатында болгон муз бороонунан 262 000ге жакын адам электр жарыгысыз калган, ал эми аба ырайынын катаал шарттарынан улам оңдоо иштери кечеңдеп калганын айтсак болот.

Электр унаалар дагы бир колдонмо болуп саналат. Изилдөөчүлөр батарейкалардын иштөө мөөнөтүн жана кубаттуулугунун тыгыздыгын кеңейтүү үчүн батареяны өндүрүү жана кубаттоо/заряддоо стратегияларын оптималдаштыруу үчүн көп күч жумшашты. Литий-иондук батарейкалар бул кичинекей төңкөрүштүн башында турган жана жаңы электр унааларында, ошондой эле электр автобустарында кеңири колдонулган. Бул учурда жакшыраак батарейкалар чоң пробегге алып келет, бирок туура технологиялар менен кубаттоо убактысын кыскартат.

Башка технологиялык жетишкендиктер сыяктуу UAV жана мобилдик роботтор батареяны өнүктүрүүдөн чоң пайда алышкан. Ал жерде кыймыл стратегиялары жана башкаруу стратегиялары негизинен батареянын сыйымдуулугуна жана берилген кубаттуулукка көз каранды.

BESS деген эмне

BESS же батареянын энергия сактоо системасы энергияны сактоо үчүн колдонула турган энергияны сактоо системасы. Бул энергия негизги тармактан же шамал энергиясы жана күн энергиясы сыяктуу кайра жаралуучу энергия булактарынан алынышы мүмкүн. Ал ар кандай конфигурацияда (серия/параллель) жайгаштырылган жана талаптардын негизинде өлчөмдүү бир нече батареялардан турат. Алар туруктуу токтун күчүн колдонуу үчүн AC кубаттуулугуна айландыруу үчүн колдонулган инверторго туташтырылган. Абатареяны башкаруу системасы (BMS)батареянын абалын жана кубаттоо/заряддоо ишин көзөмөлдөө үчүн колдонулат.

Башка энергия сактоо тутумдарына салыштырмалуу, алар өзгөчө ийкемдүү жайгаштырылат жана өтө кымбат инфраструктураны талап кылбайт, бирок алар дагы эле бир кыйла кымбатка турат жана колдонууга жараша үзгүлтүксүз тейлөөнү талап кылат.

BESS өлчөмү жана колдонуу адаттары

Батареянын энергияны сактоо тутумун орнотууда чечүүчү маанилүү жагдай - бул өлчөм. Канча батарейка керек? Кандай конфигурацияда? Кээ бир учурларда, батареянын түрү чыгымдарды үнөмдөө жана натыйжалуулук жагынан узак мөөнөттүү маанилүү ролду ойной алат

Бул ар бир учурда ишке ашырылат, анткени өтүнмөлөр чакан үй чарбаларынан ири өнөр жай ишканаларына чейин өзгөрүшү мүмкүн.

Чакан үй чарбалары үчүн эң кеңири таралган кайра жаралуучу энергия булагы, өзгөчө шаарларда, фотоэлектрдик панелдерди колдонуу менен күн. Инженер жалпысынан үй чарбасынын орточо электр энергиясын керектөөсүн карап чыгат жана белгилүү бир жер үчүн жыл бою күн нурун баалайт. Батареялардын саны жана алардын тор конфигурациясы жылдын эң аз күн энергиясы менен камсыз кылуу мезгилиндеги үй чарбаларынын муктаждыктарына шайкеш келүү үчүн тандалып алынат, ал эми батареялар толугу менен түгөнүлбөйт. Бул негизги электр тармагынан толук көз карандысыздыкка ээ болгон чечимди болжолдойт.

Салыштырмалуу орточо заряддын абалын сактоо же батарейкаларды толугу менен зарядсыздандыруу адегенде каршы интуитивдик нерсе. Кантсе да, эмне үчүн сактоо тутумун колдонушат, эгерде биз анын потенциалын толук чыгара албасак? Теорияда бул мүмкүн, бирок бул инвестициянын кайтарымдуулугун жогорулатуучу стратегия болбошу мүмкүн.

BESSтин негизги кемчиликтеринин бири - батарейкалардын салыштырмалуу кымбаттыгы. Ошондуктан, батареянын иштөө мөөнөтүн максималдуу узартуучу колдонуу адатын же заряддоо/заряддоо стратегиясын тандоо маанилүү. Мисалы, коргошун кислотасынын батарейкалары орду толгус зыян тартпастан 50% сыйымдуулугунан төмөн зарядсызданышы мүмкүн эмес. Литий-иондук батарейкалар жогорку энергия тыгыздыгы, узак цикл өмүргө ээ. Алар ошондой эле чоңураак диапазондорду колдонуу менен зарядсыздандырылышы мүмкүн, бирок бул кымбаттаган баанын баасы менен коштолот. Ар кандай химиялардын ортосунда чоң айырмачылыктар бар, коргошун кислотасы бар аккумуляторлор бирдей өлчөмдөгү литий-иондук батарейкага караганда жүздөгөн доллардан миңдеген долларга арзан болушу мүмкүн. Ошондуктан коргошун-кислота батареялары 3-дүйнөнүн өлкөлөрүндө жана жакыр коомдордо күн энергиясын колдонууда эң көп колдонулат.

Батареянын иштеши анын иштөө мөөнөтүнүн ичинде деградацияга катуу таасир этет, ал күтүлбөгөн жерден бузулуу менен аяктаган туруктуу иштешине ээ эмес. Тескерисинче, кубаттуулук жана камсыз кылуу бара-бара өчүп кетиши мүмкүн. Иш жүзүндө, батареянын иштөө мөөнөтү анын кубаттуулугу баштапкы кубаттуулугунун 80% жеткенде бүттү деп эсептелет. Башка сөз менен айтканда, ал 20% кубаттуулугу өчүп калганда. Иш жүзүндө, бул энергиянын азыраак өлчөмдө берилиши мүмкүн дегенди билдирет. Бул толугу менен көз карандысыз системалар үчүн колдонуу мөөнөттөрүнө жана EV жаба ала турган пробегтин көлөмүнө таасир этиши мүмкүн.

Дагы бир эске ала турган жагдай - коопсуздук. Өндүрүштөгү жана технологиядагы жетишкендиктер менен акыркы батареялар химиялык жактан туруктуураак болуп калды. Бирок деградациядан жана кыянаттык менен пайдалануу тарыхынан улам клеткалар термикалык качууга кирип, катастрофалык натыйжаларга алып келиши мүмкүн жана кээ бир учурларда керектөөчүлөрдүн өмүрүнө коркунуч келтириши мүмкүн.

Мына ушундан улам компаниялар батарейканын колдонулушун көзөмөлдөө үчүн жакшыраак батареяны көзөмөлдөө программасын (BMS) иштеп чыгышты, бирок өз убагында техникалык тейлөөнү камсыз кылуу жана оор кесепеттерди болтурбоо үчүн ден соолуктун абалына көз салышты.

Корутунду

Тармак-энергияны сактоо тутумдары негизги электр тармактарынан көз карандысыздыкка жетүү үчүн чоң мүмкүнчүлүк берет, ошондой эле токтоп турган мезгилде жана жүктүн эң жогорку чегинде энергиянын резервдик булагын камсыздайт. Бул жерде өнүгүү энергиянын жашыл булактарына өтүүнү жеңилдетет, ошону менен энергияны өндүрүүнүн климаттын өзгөрүшүнө тийгизген таасирин чектейт, ошол эле учурда керектөөнүн тынымсыз өсүшү менен энергияга болгон талаптарды канааттандырат.

Батарея энергиясын сактоо тутумдары эң көп колдонулган жана ар кандай күнүмдүк тиркемелер үчүн конфигурациялоо оңой. Алардын жогорку ийкемдүүлүгү мүмкүн болушунча тиешелүү иштөө мөөнөтүн узартуу үчүн мониторинг стратегияларын иштеп чыгууга алып, салыштырмалуу жогорку наркы менен каршы турат. Учурда өнөр жай жана академия ар кандай шарттарда батареянын деградациясын иликтөө жана түшүнүү үчүн көп күч-аракет жумшап жатышат.