Wéi Elektrizitéit aus dem Netz ze späicheren?

An de leschte 50 Joer gouf et eng kontinuéierlech Erhéijung vum globalen Stroumverbrauch, mat enger geschätzter Notzung vu ronn 25.300 Terawatt-Stonnen am Joer 2021. Mam Iwwergang an d'Industrie 4.0 gëtt et eng Erhéijung vun der Energiefuerderung uechter d'Welt. Dës Zuelen ginn all Joer erop, net d'Muechtfuerderunge vun den industriellen an anere wirtschaftleche Secteuren abegraff. Dës industriell Verréckelung an héije Kraaftverbrauch si mat méi konkrete Klimawandel Effekter gekoppelt wéinst exzessive Emissioune vun Treibhausgase. De Moment vertrauen déi meescht Kraaftproduktiounsanlagen an Ariichtungen staark op fossil Brennstoffquellen (Ueleg a Gas) fir esou Ufuerderungen z'erreechen. Dës Klimaproblemer verbidden zousätzlech Energieproduktioun mat konventionelle Methoden. Also ass d'Entwécklung vun effizienten an zouverlässeg Energielagerungssystemer ëmmer méi wichteg ginn fir eng kontinuéierlech an zouverlässeg Versuergung vun Energie aus erneierbaren Quellen ze garantéieren.

Den Energiesecteur huet reagéiert andeems hien op erneierbar Energien oder "gréng" Léisungen ëmgeet. Den Iwwergank gouf gehollef duerch verbesserte Fabrikatiounstechniken, déi zum Beispill zu méi effizienter Fabrikatioun vu Wandturbinbladen féieren. Och d'Fuerscher konnten d'Effizienz vun de Photovoltaikzellen verbesseren, wat zu enger besserer Energiegeneratioun pro Benotzungsberäich féiert. Am Joer 2021 ass d'Elektrizitéitsproduktioun aus Solar Photovoltaik (PV) Quelle wesentlech eropgaang, e Rekord vun 179 TWh erreecht a representéiert e Wuesstum vun 22% am Verglach zum 2020. Energiequell no Waasserkraaft a Wand.

Wéi och ëmmer, dës Duerchbréch léisen net e puer vun den inherente Nodeeler vun erneierbaren Energiesystemer, haaptsächlech Disponibilitéit. Déi meescht vun dëse Methoden produzéiere keng Energie op Nofro als Kuel an Ueleg Kraaftwierker. Solarenergieausgaben sinn zum Beispill de ganzen Dag verfügbar mat Variatiounen ofhängeg vu Sonnestrahlungswinkelen a PV Panel Positionéierung. Et kann keng Energie während der Nuecht produzéieren, während seng Ausgang während der Wanterzäit an op ganz bewölktem Deeg wesentlech reduzéiert gëtt. Wandkraaft leid och ënner Schwankungen ofhängeg vun der Wandvitesse. Dofir mussen dës Léisunge mat Energielagerungssystemer gekoppelt ginn fir d'Energieversuergung während nidderegen Ausgangsperioden z'erhalen.

Wat sinn Energielagerungssystemer?

Energiespeichersystemer kënnen Energie späicheren fir an engem spéideren Stadium benotzt ze ginn. An e puer Fäll gëtt et eng Form vun Energiekonversioun tëscht gespäichert Energie a geliwwert Energie. Dat heefegst Beispill ass elektresch Batterien wéi Lithium-Ion-Batterien oder Bläi-Säurebatterien. Si liwweren elektresch Energie duerch chemesch Reaktiounen tëscht den Elektroden an dem Elektrolyt.

Batterien, oder BESS (Batterie Energiespeichersystem), representéieren déi meescht allgemeng Energiespeichermethod, déi an alldeegleche Liewensapplikatiounen benotzt gëtt. Anere Späichersystem existéiert wéi Waasserkraaftwierker déi d'potenziell Energie vum Waasser an engem Damm an elektresch Energie konvertéieren. D'Waasser, déi erof fällt, dréit de Schwéngrad vun enger Turbin, déi elektresch Energie produzéiert. En anert Beispill ass kompriméiert Gas, bei der Verëffentlechung dréit de Gas d'Rad vun der Turbine produzéiert Kraaft.

Wat d'Batterien vun den anere Späichermethoden trennt ass hir potenziell Operatiounsberäicher. Vu klengen Apparater an Autosstroumversuergung fir Haushaltsapplikatiounen a grouss Solarfarmen, Batterien kënnen nahtlos an all Off-Grid Späicherapplikatioun integréiert ginn. Op der anerer Säit, Waasserkraaft a Kompresserloftmethoden erfuerderen ganz grouss a komplex Infrastrukture fir d'Lagerung. Dëst féiert zu ganz héije Käschten, déi ganz grouss Uwendungen erfuerderen, fir datt et gerechtfäerdegt ass.

Benotzt Fäll fir Off-Grid Späichersystemer.

Wéi virdru scho gesot, Off-Grid Späichersystemer kënnen d'Benotzung an d'Vertrauen op erneierbar Energiemethoden wéi Solar- a Wandkraaft erliichteren. Trotzdem ginn et aner Uwendungen déi vill vun esou Systemer profitéiere kënnen

Stad Stroumnetz zielen déi richteg Quantitéit u Kraaft ze liwweren baséiert op der Versuergung an der Nofro vun all Stad. Déi néideg Kraaft kann de ganzen Dag schwanken. Off-Grid Späichersystemer goufe benotzt fir Schwankungen ze dämpen a méi Stabilitéit a Fäll vu Spëtzefuerderung ze bidden. Aus enger anerer Perspektiv kënnen off-the-grid-Späichersystemer héich profitabel sinn fir all onerwaarten technesche Feeler am Haaptstromnetz oder während geplangten Ënnerhaltsperioden ze kompenséieren. Si kënne Kraaftfuerderunge erfëllen ouni no alternativen Energiequellen ze sichen. Zum Beispill kann een den Texas Äisstuerm Ufank Februar 2023 zitéieren, deen ongeféier 262 000 Leit ouni Stroum hannerlooss huet, während d'Reparaturen duerch déi schwiereg Wiederkonditiounen verspéit goufen.

Elektresch Gefierer sinn eng aner Applikatioun. D'Fuerscher hu vill Effort gemaach fir d'Batteriefabrikatioun an d'Laden / d'Entladungsstrategien ze optimiséieren fir d'Liewensdauer an d'Kraaftdicht vun de Batterien ze vergréisseren. Lithium-Ion-Batterien sinn op der Spëtzt vun dëser klenger Revolutioun a goufen extensiv an neien Elektroautoen awer och an elektresche Bussen benotzt. Besser Batterien an dësem Fall kënnen zu enger méi grousser Kilometerstand awer och reduzéierter Opluedzäit mat de richtegen Technologien féieren.

Aner technologesch Fortschrëtter wéi UAVs a mobil Roboteren hu vill vun der Batterie Entwécklung profitéiert. Do Bewegungsstrategien a Kontrollstrategien vertrauen staark op d'Batteriekapazitéit a Kraaft geliwwert.

Wat ass e BESS

BESS oder Batterie Energiespeichersystem ass en Energiespeichersystem dee benotzt ka ginn fir Energie ze späicheren. Dës Energie kann aus dem Haaptnetz kommen oder aus erneierbaren Energiequellen wéi Wandenergie a Solarenergie. Et besteet aus Multiple Batterien arrangéiert a verschiddene Konfiguratiounen (Serie / Parallel) a Gréisst baséiert op den Ufuerderunge. Si si mat engem Inverter verbonnen dee benotzt gëtt fir d'DC Kraaft an d'AC Kraaft fir d'Benotzung ze konvertéieren. ABatterie Management System (BMS)gëtt benotzt fir d'Batteriebedéngungen an d'Laden / Entladungsoperatioun ze iwwerwaachen.

Am Verglach mat aner Energiespäichersystemer si se besonnesch flexibel fir ze placéieren / ze verbannen an erfuerderen keng héich deier Infrastruktur, awer si kommen nach ëmmer op bedeitend Käschte a erfuerderen méi reegelméisseg Ënnerhalt baséiert op der Benotzung.

BESS Gréisst a Benotzungsgewunnechten

E entscheedende Punkt fir unzegoen wann Dir e Batterie-Energielagerungssystem installéiert ass d'Gréisst. Wéi vill Akkuen sinn néideg? A wéi enger Konfiguratioun? A verschiddene Fäll kann d'Aart vun der Batterie op laang Siicht eng entscheedend Roll spillen a punkto Käschtespueren an Effizienz

Dëst gëtt vu Fall zu Fall gemaach well Uwendunge kënne vu klenge Stéit bis grouss Industrieanlagen variéieren.

Déi heefegst erneierbar Energiequell fir kleng Stéit, besonnesch an urbanen Gebidder, ass Solar mat Photovoltaikpanneauen. Den Ingenieur géif allgemeng den duerchschnëttleche Stroumverbrauch vum Stot berücksichtegen an d'Sonnestrahlung iwwer d'Joer fir déi spezifesch Plaz bewäerten. D'Zuel vun de Batterien an hir Gitterkonfiguratioun gëtt gewielt fir d'Haushaltsfuerderunge während der niddregster Solarenergieversuergung vum Joer ze passen, während d'Batterien net ganz drainéieren. Dëst gëtt ugeholl datt eng Léisung komplett Kraaft Onofhängegkeet vum Haaptnetz ass.

E relativ moderéierte Ladungszoustand ze halen oder d'Batterien net komplett ze entlaaschten ass eppes wat am Ufank kontra-intuitiv kéint sinn. Iwwerhaapt, firwat e Späichersystem benotze wa mir et net voll Potenzial extrahéieren? An Theorie ass et méiglech, awer et ass vläicht net d'Strategie déi de Rendement op Investitioun maximéiert.

Ee vun den Haapt Nodeeler vun BESS ass déi relativ héich Käschte vun Akkuen. Dofir ass d'Wiel vun enger Benotzungsgewunnecht oder eng Oplued- / Entladungsstrategie déi d'Batteriedauer maximéiert ass essentiell. Zum Beispill, Bläi Säure Batterien kënnen net ënner 50% Kapazitéit entlooss ginn ouni un irreversiblen Schued ze leiden. Lithium-Ion Batterien hunn méi héich Energiedicht, laang Zyklus Liewen. Si kënnen och mat gréissere Beräicher entlooss ginn, awer dëst kënnt zu enger Käschte vun erhéigen Präis. Et gëtt eng héich Varianz an de Käschten tëscht verschiddene Chemie, Bläi Säurebatterien kënnen Honnerte bis Dausende vun Dollar méi bëlleg sinn wéi eng Lithium-Ion Batterie vun der selwechter Gréisst. Dofir sinn Bläi Säurebatterien am meeschte benotzt an Solarapplikatiounen an Drëtt Welt Länner an aarme Gemeinschaften.

D'Batterieleistung ass staark vun der Degradatioun während senger Liewensdauer beaflosst, et huet keng stänneg Leeschtung déi mat plötzlechen Ausfall endet. Amplaz kann d'Kapazitéit a geliwwert progressiv verschwannen. An der Praxis gëtt eng Batterie Liewensdauer ugesinn als ausgelaf wann hir Kapazitéit 80% vun hirer ursprénglecher Kapazitéit erreecht. An anere Wierder, wann et eng 20% Kapazitéit verbléien. An der Praxis heescht dat, datt eng méi niddreg Energie ka geliwwert ginn. Dëst kann d'Benotzungsperioden fir voll onofhängeg Systemer beaflossen an d'Quantitéit u Kilometeren en EV kann ofdecken.

En anere Punkt fir ze berücksichtegen ass Sécherheet. Mat Fortschrëtter an der Fabrikatioun an der Technologie sinn déi rezent Batterien allgemeng chemesch méi stabil. Wéi och ëmmer, wéinst der Verschlechterung a Mëssbrauchsgeschicht, kënnen d'Zellen an d'thermesch Flucht goen, wat zu katastrophal Resultater féieren kann an an e puer Fäll d'Liewen vun de Konsumenten a Gefor stellen.

Dofir hunn d'Firmen eng besser Batterie Iwwerwaachungssoftware (BMS) entwéckelt fir d'Batterieverbrauch ze kontrolléieren, awer och den Zoustand vun der Gesondheet ze iwwerwaachen fir fristgerecht Ënnerhalt ze bidden an verschäerft Konsequenzen ze vermeiden.

Conclusioun

Vun de Gitter-Energie-Späichersystemer bidden eng super Geleeënheet fir Kraaft Onofhängegkeet vum Haaptnetz z'erreechen, awer och eng Backupquell vun der Kraaft während Ënnerbriechungen a Peakbelaaschtungsperioden. D'Entwécklung géif d'Verréckelung a Richtung méi gréng Energiequellen erliichteren, sou datt den Impakt vun der Energiegeneratioun op de Klimawandel limitéiert ass, awer ëmmer nach d'Energiefuerderunge mat konstantem Verbrauchswuesstem entsprécht.

Batterie Energiespeichersystemer sinn déi meescht benotzt an am einfachsten ze konfiguréieren fir verschidden alldeeglech Uwendungen. Hir héich Flexibilitéit gëtt vun engem relativ héije Käschte entgéintgeholl, wat zu der Entwécklung vun Iwwerwaachungsstrategien féiert fir déi jeweileg Liewensdauer esou vill wéi méiglech ze verlängeren. De Moment gi d'Industrie an d'Akademie vill Effort fir d'Batteriedegradatioun ënner verschiddene Konditiounen z'ënnersichen an ze verstoen.