Како да ја чувате електричната енергија од мрежата?

Во текот на изминатите 50 години, се забележува континуирано зголемување на глобалната потрошувачка на електрична енергија, со проценета употреба од околу 25.300 терават-часови во 2021 година. Со транзицијата кон индустријата 4.0, постои зголемување на побарувањата за енергија низ целиот свет. Овие бројки се зголемуваат секоја година, не вклучувајќи ги и барањата за моќ на индустриски и други економски сектори. Оваа индустриска смена и потрошувачката на голема моќност се споени со повеќе опипливи ефекти на климатските промени како резултат на прекумерна емисија на стакленички гасови. Во моментов, повеќето погони и објекти за производство на електрична енергија се потпираат многу на изворите на фосилни горива (нафта и гас) за да ги исполнат ваквите барања. Овие проблеми со климата забрануваат дополнително производство на енергија користејќи конвенционални методи. Така, развојот на ефикасни и сигурни системи за складирање на енергија стана сè поважен за да се обезбеди континуирано и сигурно снабдување со енергија од обновливи извори.

Енергетскиот сектор реагираше со тоа што се менува кон обновливите извори на енергија или „зелените“ решенија. На транзицијата им помогна подобрените техники на производство, што водат на пример до поефикасно производство на лопати на ветерните турбини. Исто така, истражувачите успеаја да ја подобрат ефикасноста на фотоволтаичните клетки, што доведува до подобро производство на енергија по област на употреба. Во 2021 година, производството на електрична енергија од соларни фотоволтаични (PV) извори значително се зголемија, достигнувајќи рекордно 179 TWH и претставуваат раст од 22% во однос на 2020 година. Соларна PV технологија сега претставува 3,6% од глобалното производство на електрична енергија и во моментов е трет по големина обновлива обновлива енергија и во моментов е трета по големина обновлива храна извор на енергија по хидроенергија и ветер.

Сепак, овие откритија не решаваат некои од својствените недостатоци на системите за обновлива енергија, главно достапност. Повеќето од овие методи не произведуваат енергија на побарувачката како јаглен и нафтени централи. Излезите на соларна енергија се на пример достапни во текот на денот со варијации во зависност од аглите на зрачење на сонцето и позиционирањето на PV -панелот. Не може да произведе никаква енергија во текот на ноќта додека неговото производство е значително намалено во текот на зимската сезона и во многу облачни денови. Ветерната енергија страда и од флуктуации во зависност од брзината на ветерот. Затоа, овие решенија треба да бидат споени со системите за складирање на енергија со цел да се одржи снабдувањето со енергија за време на ниски излезни периоди.

Кои се системите за складирање на енергија?

Системите за складирање на енергија можат да складираат енергија за да се користат во подоцнежна фаза. Во некои случаи, ќе има форма на конверзија на енергија помеѓу зачуваната енергија и обезбедена енергија. Најчестиот пример се електрични батерии како што се литиум-јонски батерии или батерии на олово-киселина. Тие обезбедуваат електрична енергија преку хемиски реакции помеѓу електродите и електролитот.

Батериите, или БЕС (систем за складирање на енергија на батеријата), претставуваат најчестиот метод на складирање на енергија што се користи во дневните апликации за живот. Друг систем на складирање постои, како што се хидроенергетските растенија кои ја претвораат потенцијалната енергија на водата складирана во брана во електрична енергија. Водата што паѓа надолу ќе го сврти замаецот на турбината што произведува електрична енергија. Друг пример е компресиран гас, по ослободувањето на гасот ќе го сврти тркалото на моќноста на турбината.

Она што ги одделува батериите од другите методи на складирање е нивните потенцијални области на работа. Од мали уреди и автомобилско напојување до апликации за домаќинства и големи соларни фарми, батериите можат да се интегрираат беспрекорно за секоја апликација за складирање надвор од мрежата. Од друга страна, методите за хидроенергија и компресиран воздух бараат многу големи и сложени инфраструктури за складирање. Ова доведува до многу високи трошоци што бараат многу големи апликации за да може да се оправда.

Користете случаи за системи за складирање надвор од мрежата.

Како што споменавме претходно, системите за складирање надвор од мрежата можат да ја олеснат употребата и потпирањето на методите за обновлива енергија, како што се соларна и ветерна енергија. Како и да е, има и други апликации кои можат во голема мерка да имаат корист од таквите системи

Градските електрични мрежи имаат за цел да обезбедат вистинска количина на моќ врз основа на понудата и побарувачката на секој град. Потребната моќ може да варира во текот на денот. Системите за складирање надвор од мрежата се користат за слабеење на флуктуациите и обезбедување поголема стабилност во случаи на врвна побарувачка. Од друга перспектива, системите за складирање надвор од мрежата можат да бидат многу корисни за да се компензираат какви било непредвидени технички дефекти во главната електрична мрежа или за време на закажаните периоди на одржување. Тие можат да ги исполнат барањата за електрична енергија без да бараат алтернативни извори на енергија. Може да се наведе на пример, мразното невреме во Тексас на почетокот на февруари 2023 година што остави приближно 262 000 луѓе без моќ, додека поправките беа одложени заради тешките временски услови.

Електричните возила се друга апликација. Истражувачите истуриле многу напори за да го оптимизираат стратегиите за производство на батерии и стратегии за полнење/празнење со цел да се зголеми животниот век и густината на моќноста на батериите. Литиум-јонските батерии се во првите редови на оваа мала револуција и се користат опширно во нови електрични автомобили, но и електрични автобуси. Подобрите батерии во овој случај може да доведат до поголема километража, но исто така и намалено време на полнење со вистинските технологии.

Другите технолошки напредоци сакаат UAV и мобилните роботи имаат голема корист од развојот на батеријата. Таму стратегиите за движење и стратегиите за контрола се потпираат многу на обезбедената батерија и моќта.

Што е Бес

Системот за складирање на енергија BESS или батерија е систем за складирање на енергија што може да се користи за складирање на енергија. Оваа енергија може да дојде од главната мрежа или од обновливите извори на енергија, како што се енергијата на ветерот и сончевата енергија. Тој е составен од повеќе батерии наредени во различни конфигурации (серија/паралелно) и големина врз основа на барањата. Тие се поврзани со инверторот што се користи за претворање на моќноста на DC во моќност на наизменична струја за употреба. АСистем за управување со батерии (BMS)се користи за следење на условите на батеријата и операцијата за полнење/празнење.

Во споредба со другите системи за складирање на енергија, тие се особено флексибилни за поставување/поврзување и не бараат многу скапа инфраструктура, но сепак доаѓаат со значителна цена и бараат поредовно одржување врз основа на употребата.

Навики за големина и употреба на Бес

Клучна точка за справување при инсталирање на систем за складирање на енергија на батерија е големина. Колку батерии се потребни? Во која конфигурација? Во некои случаи, видот на батеријата може да игра клучна улога на долг рок во однос на заштедата на трошоците и ефикасноста

Ова се прави од случај до случај, бидејќи апликациите можат да се движат од мали домаќинства до големи индустриски постројки.

Најчестиот извор на обновлива енергија за мали домаќинства, особено во урбаните области, е соларно користејќи фотоволтаични панели. Инженерот генерално ќе ја разгледа просечната потрошувачка на енергија на домаќинството и ќе ја процени сончевата зрачење во текот на целата година за специфичната локација. Бројот на батерии и нивната конфигурација на решетката е избран за да одговара на барањата на домаќинството за време на најниското напојување со соларна енергија во годината, додека не ги исцеди батериите. Ова претпоставува решение да има целосна независност на моќта од главната мрежа.

Одржувањето на релативно умерена состојба на полнење или не целосно празнење на батериите е нешто што може на почетокот да биде контра интуитивно. На крајот на краиштата, зошто да користиме систем за складирање ако не можеме да го извлечеме целосен потенцијал? Во теорија, можно е, но можеби не е стратегијата што го максимизира поврат на инвестицијата.

Една од главните недостатоци на Бес е релативно високата цена на батериите. Затоа, неопходно е избор на навика за употреба или стратегија за полнење/празнење што го максимизира животниот век на батеријата. На пример, батериите на олово киселина не можат да бидат испуштени под капацитет од 50% без да страдаат од неповратно оштетување. Литиум-јонските батерии имаат поголема густина на енергија, долг живот на циклус. Тие исто така можат да бидат испразнети со употреба на поголеми опсези, но ова доаѓа по цена на зголемена цена. Постои голема варијанса во цената помеѓу различните хемикалии, батериите на олово киселина можат да бидат стотици до илјадници долари поевтини од литиум-јонската батерија со иста големина. Ова е причината зошто батериите на олово киселина се најмногу користени во соларни апликации во земјите од 3 светски и сиромашните заедници.

Перформансите на батеријата се многу погодени од деградацијата за време на неговиот животен век, нема стабилна изведба што завршува со ненадеен неуспех. Наместо тоа, капацитетот и обезбедениот може да избледи постепено. Во пракса, животниот век на батеријата се смета дека истече кога неговиот капацитет достигнува 80% од неговиот оригинален капацитет. Со други зборови, кога доживува капацитет од 20%. Во пракса, ова значи дека може да се обезбеди помала количина на енергија. Ова може да влијае на периодот на употреба за целосно независни системи и количината на километража што може да ја покрие ЕВ.

Друга точка што треба да се разгледа е безбедноста. Со напредокот во производството и технологијата, неодамнешните батерии генерално се постабилни хемиски. Како и да е, поради историјата на деградација и злоупотреба, клетките можат да одат во термички бегство што може да доведе до катастрофални резултати и во некои случаи да го стават во опасност животот на потрошувачите.

Ова е причината зошто компаниите имаат развиено подобар софтвер за набудување на батеријата (BMS) за да ја контролираат употребата на батеријата, но исто така ја следат состојбата на здравјето со цел да обезбедат навремено одржување и да избегнат влошени последици.

Заклучок

Од системите за складирање на електрична енергија од мрежата даваат одлична можност да се постигне независност на електрична енергија од главната мрежа, но исто така да се обезбеди резервен извор на моќ за време на периоди и периоди на врвно оптоварување. Таму развојот ќе ја олесни промената кон позелените извори на енергија, со што ќе се ограничи влијанието на производството на енергија врз климатските промени, додека сè уште ги исполнува енергетските барања со постојан раст на потрошувачката.

Системите за складирање на енергија на батеријата се најчесто користени и најлесно се конфигурираат за различни секојдневни апликации. Нивната висока флексибилност се спротивставува на релативно високата цена, што доведува до развој на стратегии за набудување за да се продолжи соодветниот животен век колку што е можно повеќе. Во моментов, индустријата и академијата истураат многу напори да ја испитаат и разберат деградацијата на батеријата под различни услови.