Per pastaruosius 50 metų nuolat augo pasaulinės elektros energijos suvartojimas, maždaug 2021 m. Apskaičiuota, kad maždaug 25 300 teravatų valandų. Pereinant prie 4.0 pramonės, padidėja energijos poreikis visame pasaulyje. Šie skaičiai kasmet didėja, neįskaitant pramonės ir kitų ekonomikos sektorių galios reikalavimų. Šis pramoninis poslinkis ir didelės galios vartojimas yra susijęs su labiau apčiuopiamu klimato pokyčių poveikiu dėl per didelio šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo. Šiuo metu dauguma energijos gamybos įmonių ir įrenginių labai priklauso nuo iškastinio kuro šaltinių (naftos ir dujų), kad patenkintų tokius reikalavimus. Šie klimato susirūpinimas draudžia papildomai energijos gamybai naudojant įprastus metodus. Taigi efektyvių ir patikimų energijos kaupimo sistemų kūrimas tapo vis svarbesnis siekiant užtikrinti nuolatinį ir patikimą energijos tiekimą iš atsinaujinančių šaltinių.

Energetikos sektorius reagavo pereinant prie atsinaujinančios energijos ar „žaliųjų“ sprendimų. Perėjimą padėjo patobulinti gamybos metodai, dėl kurių, pavyzdžiui, buvo efektyviau gaminti vėjo turbinų ašmenis. Taip pat tyrėjai sugebėjo pagerinti fotoelektrinių ląstelių efektyvumą, todėl kiekviename naudojimo srityje buvo geriau gaminti energija. 2021 m. Elektros energijos gamyba iš saulės fotoelektrinių (PV) šaltinių žymiai padidėjo, pasiekiant rekordinį 179 TWH ir sudaro 22% augimą, palyginti su 2020 m. Saulės PV technologija dabar sudaro 3,6% pasaulinės elektros energijos gamybos ir šiuo metu yra trečia pagal dydį atsinaujinanti. Energijos šaltinis po hidroenergijos ir vėjo.

Tačiau šie proveržiai neišsprendžia kai kurių būdingų atsinaujinančių energijos sistemų trūkumų, daugiausia prieinamumo. Daugelis šių metodų neturi energijos, kaip anglies ir naftos elektrinės. Pavyzdžiui, saulės energijos išėjimai yra prieinami visą dieną su variacijomis, atsižvelgiant į saulės švitinimo kampus ir PV skydelio padėties nustatymą. Naktį jis negali gaminti energijos, kol jos produkcija žymiai sumažėja žiemos sezono metu ir labai debesuotomis dienomis. Vėjo jėga taip pat kenčia nuo svyravimų, atsižvelgiant į vėjo greitį. Todėl šiuos sprendimus reikia sujungti su energijos kaupimo sistemomis, kad būtų išlaikytas energijos tiekimas mažo išėjimo laikotarpiais.

Kas yra energijos kaupimo sistemos?

Energijos kaupimo sistemos gali kaupti energiją, kad galėtų būti naudojamos vėliau. Kai kuriais atvejais bus tam tikra energijos konvertavimo forma tarp kaupiamos energijos ir teikiamos energijos. Dažniausias pavyzdys yra elektrinės baterijos, tokios kaip ličio jonų baterijos ar švino rūgšties baterijos. Jie teikia elektros energiją pagal chemines reakcijas tarp elektrodų ir elektrolito.

Baterijos arba BESS (akumuliatorių energijos kaupimo sistema) yra labiausiai paplitęs energijos kaupimo būdas, naudojamas kasdienio gyvenimo programose. Kita laikymo sistema egzistuoja, pavyzdžiui, hidroenergetikos augalai, kurie paverčia užtvankos vandens potencialią energiją į elektros energiją. Krentantis vanduo pasuks turbinos, gaminančios elektros energiją, smagračio. Kitas pavyzdys yra suslėgtos dujos, išlaisvinus dujas pasuks turbinos sukuriančios galios ratą.

Tai, kas skiria baterijas nuo kitų laikymo būdų, yra jų potencialios veikimo sritys. Nuo mažų prietaisų ir automobilių maitinimo šaltinio iki buitinių programų ir didelių saulės energijos ūkių, baterijas galima sklandžiai integruoti į bet kurią ne tinklo saugyklą. Kita vertus, hidroenergijos ir suslėgto oro metodams reikia labai didelių ir sudėtingų infrastruktūrų, skirtų laikymui. Tai lemia labai dideles išlaidas, reikalaujančias labai didelių programų, kad ji būtų pateisinama.

Naudokite atvejų, skirtų ne tinklo saugojimo sistemoms.

Kaip minėta anksčiau, saugojimo tinkle esančios sistemos gali palengvinti naudojimąsi ir priklausomybę nuo atsinaujinančios energijos metodų, tokių kaip saulės ir vėjo jėgainės. Nepaisant to, yra ir kitų programų, kurioms gali būti labai naudinga iš tokių sistemų

„City Power“ tinkluose siekiama suteikti reikiamą energijos kiekį, atsižvelgiant į kiekvieno miesto pasiūlą ir paklausą. Reikalinga galia gali svyruoti visą dieną. Neišlaikymo saugojimo sistemos buvo naudojamos svyravimams sušvelninti ir užtikrinti didesnį stabilumą didžiausio paklausos atvejais. Žvelgiant iš kitos perspektyvos, tinklo saugojimo sistemos gali būti labai naudingos kompensuoti bet kokį nenumatytą techninį gedimą pagrindiniame elektros tinkle arba numatytais priežiūros laikotarpiais. Jie gali atitikti energijos reikalavimus, nereikia ieškoti alternatyvių energijos šaltinių. Galima paminėti, pavyzdžiui, 2023 m. Vasario mėn. Pradžioje Teksaso ledo audra, kuri liko maždaug 262 000 žmonių be energijos, o remontas buvo atidėtas dėl sunkių oro sąlygų.

Elektrinės transporto priemonės yra dar viena programa. Tyrėjai įdėjo daug pastangų, kad optimizuotų akumuliatorių gamybą ir įkrovimo/iškrovimo strategijas, kad būtų galima padidinti akumuliatorių gyvenimo trukmę ir galios tankį. Ličio jonų baterijos buvo šios mažos revoliucijos priešakyje ir buvo plačiai naudojamos naujuose elektromobiliuose, bet ir elektriniuose autobusuose. Geresnės baterijos šiuo atveju gali sukelti didesnę ridą, tačiau taip pat sutrumpėja įkrovimo laikas tinkamomis technologijomis.

Kitiems technologiniams tobulėjimams patinka UAV ir mobilieji robotai, kuriems labai naudinga baterijų kūrimas. Čia judesio strategijos ir valdymo strategijos labai priklauso nuo pateiktos akumuliatoriaus talpos ir galios.

Kas yra Bess

BESS arba akumuliatorių energijos kaupimo sistema yra energijos kaupimo sistema, kuri gali būti naudojama energijai kaupti. Ši energija gali gauti iš pagrindinio tinklo arba iš atsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip vėjo energija ir saulės energija. Jį sudaro kelios baterijos, išdėstytos skirtingose ​​konfigūracijose (serijose/lygiagrečiai) ir pagal reikalavimus. Jie yra prijungti prie keitiklio, kuris naudojamas konvertuoti nuolatinės srovės galią į kintamąją galią naudojimui. Akumuliatorių valdymo sistema (BMS) naudojama akumuliatoriaus sąlygoms ir įkrovimo/iškrovimo operacijai stebėti.

Palyginti su kitomis energijos kaupimo sistemomis, jos yra ypač lanksčios, kad būtų galima įdėti/sujungti ir nereikalauja labai brangios infrastruktūros, tačiau vis tiek jos kainuoja nemažą kainą ir reikalauja nuolatinės priežiūros, atsižvelgiant į naudojimą.

BESS dydžio ir naudojimo įpročiai

Svarbiausias dalykas, kurį reikia įveikti montuojant akumuliatoriaus energijos kaupimo sistemą, yra dydis. Kiek reikia baterijų? Kokioje konfigūracijoje? Kai kuriais atvejais akumuliatoriaus tipas gali atlikti lemiamą vaidmenį ilgainiui, atsižvelgiant į išlaidas taupant ir efektyviai

Tai atliekama kiekvienu konkrečiu atveju, nes programos gali būti nuo mažų namų ūkių iki didelių pramoninių gamyklų.

Dažniausias atsinaujinančios energijos šaltinis mažiems namų ūkiams, ypač miesto teritorijose, yra saulės energija, naudojant fotoelektrines plokštes. Inžinierius apskritai apsvarstys vidutinį namų ūkio energijos suvartojimą ir vertina saulės spinduliuotę per metus konkrečioje vietoje. Baterijų skaičius ir jų tinklo konfigūracija yra pasirinktas taip, kad atitiktų buities reikalavimus per mažiausią metų saulės energijos tiekimą, o ne visiškai nusausinant baterijas. Daroma prielaida, kad sprendimas turi visišką galios nepriklausomybę nuo pagrindinio tinklo.

Iš pradžių gali būti, kad palyginti vidutinio sunkumo įkrovimo būseną arba visiškai neišmesti baterijų. Galų gale, kodėl verta naudoti saugojimo sistemą, jei negalime jos išgauti visą potencialą? Teoriškai tai įmanoma, tačiau tai gali būti ne strategija, kuri maksimaliai padidina investicijų grąžą.

Vienas pagrindinių BESS trūkumų yra palyginti didelės baterijų kainos. Todėl būtina pasirinkti įpročio įprotį arba įkrovimo/iškrovimo strategiją, kuri padidintų akumuliatoriaus eksploatavimo laiką. Pavyzdžiui, švino rūgšties baterijos negali būti išleidžiamos mažesnės nei 50% talpos, nepatiriant negrįžtamo pažeidimo. Ličio jonų akumuliatoriai turi didesnį energijos tankį, ilgo ciklo tarnavimo laiką. Jie taip pat gali būti išleidžiami naudojant didesnius diapazonus, tačiau tai kainuoja padidėjusią kainą. Tarp skirtingų chemikų kainuoja didelis išlaidų, švino rūgščių baterijos gali būti nuo šimtų iki tūkstančių dolerių pigiau nei tokio paties dydžio ličio jonų akumuliatorius. Štai kodėl švino rūgščių baterijos yra labiausiai naudojamos saulės energijos srityse 3 -ioje pasaulio šalyse ir neturtingose ​​bendruomenėse.

Akumuliatoriaus našumui didelę įtaką daro degradacija per savo gyvenimo trukmę, jis neturi stabilaus našumo, kuris baigiasi staigiu gedimu. Vietoj to, pajėgumas ir suteikimas gali palaipsniui išnykti. Manoma, kad praktikoje akumuliatoriaus gyvenimo trukmė baigėsi, kai jos pajėgumas siekia 80% pradinės talpos. Kitaip tariant, kai jis patiria 20% pajėgumą. Praktiškai tai reiškia, kad galima tiekti mažesnį energijos kiekį. Tai gali turėti įtakos visiškai nepriklausomų sistemų naudojimo laikotarpiams, o ridos kiekis, kurį gali uždengti EV.

Kitas dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra saugumas. Pažanga gamyboje ir technologijose, naujausios baterijos paprastai buvo stabilesnės chemiškai. Tačiau dėl degradacijos ir piktnaudžiavimo istorijos ląstelės gali patekti į šiluminį bėgimą, o tai gali sukelti katastrofiškų rezultatų, o kai kuriais atvejais vartotojų gyvybei kyla pavojus.

Štai kodėl įmonės sukūrė geresnę akumuliatorių stebėjimo programinę įrangą (BMS), kad galėtų valdyti akumuliatorių naudojimą, tačiau taip pat stebės sveikatos būklę, kad būtų užtikrinta laiku priežiūra ir išvengtų sunkių pasekmių.

Išvada

Iš tinklo energijos saugojimo sistemų yra puiki galimybė pasiekti galios nepriklausomybę nuo pagrindinio tinklo, tačiau taip pat suteikia atsarginį energijos šaltinį mažėjant ir piko apkrovos laikotarpiams. Vystymasis palengvintų perėjimą prie ekologiškesnių energijos šaltinių, taip ribojant energijos generavimo poveikį klimato pokyčiams, tuo pačiu vis dar patenkindamas energijos poreikius, nuolatiniu vartojimo augimu.

Akumuliatorių energijos kaupimo sistemos yra dažniausiai naudojamos ir lengviausia sukonfigūruoti skirtingoms kasdienėms programoms. Jų didelį lankstumą atsveria palyginti didelės išlaidos, dėl kurių sukuriamos stebėjimo strategijos, kad būtų kuo labiau pratęsti atitinkamą gyvenimo trukmę. Šiuo metu pramonė ir akademinė bendruomenė deda daug pastangų ištirti ir suprasti akumuliatorių blogėjimą skirtingomis sąlygomis.