Sepanjang 50 tahun yang lalu, terdapat peningkatan berterusan dalam penggunaan elektrik global, dengan anggaran penggunaan sekitar 25,300 terawatt-jam pada tahun 2021. Dengan peralihan ke arah Industri 4.0, terdapat peningkatan tuntutan tenaga di seluruh dunia. Angka -angka ini meningkat setiap tahun, tidak termasuk keperluan kuasa sektor perindustrian dan lain -lain. Peralihan perindustrian dan penggunaan kuasa tinggi ini ditambah pula dengan kesan perubahan iklim yang lebih ketara disebabkan oleh pelepasan gas rumah hijau yang berlebihan. Pada masa ini, kebanyakan loji dan kemudahan penjanaan kuasa sangat bergantung pada sumber bahan api fosil (minyak dan gas) untuk memenuhi tuntutan tersebut. Kebimbangan iklim ini melarang penjanaan tenaga tambahan menggunakan kaedah konvensional. Oleh itu, pembangunan sistem penyimpanan tenaga yang cekap dan boleh dipercayai telah menjadi semakin penting untuk memastikan bekalan tenaga yang berterusan dan boleh dipercayai dari sumber yang boleh diperbaharui.
Sektor tenaga telah bertindak balas dengan beralih ke arah tenaga boleh diperbaharui atau penyelesaian "hijau". Peralihan ini telah dibantu oleh teknik pembuatan yang lebih baik, yang membawa contoh kepada pembuatan bilah turbin angin yang lebih cekap. Juga, penyelidik telah dapat meningkatkan kecekapan sel fotovoltaik, yang membawa kepada penjanaan tenaga yang lebih baik bagi setiap kawasan penggunaan. Pada tahun 2021, penjanaan elektrik dari sumber fotovoltaik solar (PV) meningkat dengan ketara, mencapai rekod 179 TWH dan mewakili pertumbuhan sebanyak 22% berbanding 2020. sumber tenaga selepas kuasa hidro dan angin.
Walau bagaimanapun, kejayaan ini tidak menyelesaikan beberapa kelemahan sistem tenaga boleh diperbaharui yang wujud, terutamanya ketersediaan. Kebanyakan kaedah ini tidak menghasilkan tenaga atas permintaan sebagai loji kuasa arang batu dan minyak. Output tenaga solar misalnya tersedia sepanjang hari dengan variasi bergantung kepada sudut penyinaran matahari dan kedudukan panel PV. Ia tidak dapat menghasilkan tenaga pada waktu malam sementara outputnya berkurangan semasa musim sejuk dan pada hari -hari yang sangat mendung. Kuasa angin juga mengalami turun naik bergantung kepada kelajuan angin. Oleh itu, penyelesaian ini perlu digabungkan dengan sistem penyimpanan tenaga untuk mengekalkan bekalan tenaga semasa tempoh output yang rendah.
Apakah sistem penyimpanan tenaga?
Sistem penyimpanan tenaga boleh menyimpan tenaga untuk digunakan pada peringkat kemudian. Dalam sesetengah kes, akan ada satu bentuk penukaran tenaga antara tenaga yang disimpan dan menyediakan tenaga. Contoh yang paling biasa ialah bateri elektrik seperti bateri lithium-ion atau bateri asid plumbum. Mereka menyediakan tenaga elektrik melalui tindak balas kimia antara elektrod dan elektrolit.
Bateri, atau BESS (Sistem Penyimpanan Tenaga Bateri), mewakili kaedah penyimpanan tenaga yang paling biasa yang digunakan dalam aplikasi kehidupan seharian. Sistem penyimpanan lain wujud seperti tumbuhan kuasa hidro yang menukar tenaga potensi air yang disimpan di dalam empangan ke dalam tenaga elektrik. Air yang jatuh akan menghidupkan roda roda turbin yang menghasilkan tenaga elektrik. Satu lagi contoh adalah gas termampat, apabila melepaskan gas akan menghidupkan roda kuasa menghasilkan turbin.
Apa yang memisahkan bateri dari kaedah penyimpanan yang lain adalah bidang operasi mereka yang berpotensi. Dari peranti kecil dan bekalan kuasa kereta ke aplikasi isi rumah dan ladang solar yang besar, bateri boleh diintegrasikan dengan lancar ke mana-mana aplikasi penyimpanan luar grid. Sebaliknya, kaedah udara dan kaedah udara termampat memerlukan infrastruktur yang sangat besar dan kompleks untuk penyimpanan. Ini membawa kepada kos yang sangat tinggi yang memerlukan aplikasi yang sangat besar agar ia dibenarkan.
Gunakan kes untuk sistem storan luar grid.
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, sistem penyimpanan luar grid dapat memudahkan penggunaan dan pergantungan pada kaedah tenaga boleh diperbaharui seperti kuasa solar dan angin. Walau bagaimanapun, terdapat aplikasi lain yang boleh mendapat manfaat daripada sistem tersebut
Grid Kuasa Bandar bertujuan untuk memberikan jumlah kuasa yang tepat berdasarkan bekalan dan permintaan setiap bandar. Kuasa yang diperlukan boleh berubah -ubah sepanjang hari. Sistem penyimpanan luar grid telah digunakan untuk melemahkan turun naik dan memberikan lebih banyak kestabilan dalam kes-kes permintaan puncak. Dari perspektif yang berbeza, sistem penyimpanan grid luar boleh sangat bermanfaat untuk mengimbangi sebarang kesalahan teknikal yang tidak diduga dalam grid kuasa utama atau semasa tempoh penyelenggaraan yang dijadualkan. Mereka boleh memenuhi keperluan kuasa tanpa perlu mencari sumber tenaga alternatif. Seseorang boleh memetik contohnya ribut ais Texas pada awal Februari 2023 yang meninggalkan kira -kira 262 000 orang tanpa kuasa, sementara pembaikan telah ditangguhkan kerana keadaan cuaca yang sukar.
Kenderaan elektrik adalah aplikasi lain. Para penyelidik telah mencurahkan banyak usaha untuk mengoptimumkan strategi pembuatan dan pengecasan/pelepasan bateri untuk mencapai kepadatan bateri jangka hayat dan kuasa. Bateri lithium-ion telah berada di barisan hadapan revolusi kecil ini dan telah digunakan secara meluas dalam kereta elektrik baru tetapi juga bas elektrik. Bateri yang lebih baik dalam kes ini boleh membawa kepada perbatuan yang lebih besar tetapi juga mengurangkan masa pengecasan dengan teknologi yang betul.
Kemajuan teknologi lain suka UAV dan robot mudah alih telah banyak mendapat manfaat daripada pembangunan bateri. Terdapat strategi gerakan dan strategi kawalan bergantung pada kapasiti bateri dan kuasa yang disediakan.
Apa itu Bess
Sistem penyimpanan tenaga BESS atau bateri adalah sistem penyimpanan tenaga yang boleh digunakan untuk menyimpan tenaga. Tenaga ini boleh datang dari grid utama atau dari sumber tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga angin dan tenaga solar. Ia terdiri daripada pelbagai bateri yang diatur dalam konfigurasi yang berbeza (siri/selari) dan bersaiz berdasarkan keperluan. Mereka disambungkan ke penyongsang yang digunakan untuk menukar kuasa DC ke kuasa AC untuk digunakan. ASistem Pengurusan Bateri (BMS)digunakan untuk memantau keadaan bateri dan operasi pengecasan/pelepasan.
Berbanding dengan sistem penyimpanan tenaga yang lain, mereka sangat fleksibel untuk meletakkan/menyambung dan tidak memerlukan infrastruktur yang sangat mahal, tetapi mereka masih mendapat kos yang besar dan memerlukan penyelenggaraan yang lebih kerap berdasarkan penggunaan.
Tabiat saiz dan penggunaan Bess
Titik penting untuk menangani apabila memasang sistem penyimpanan tenaga bateri adalah saiz. Berapa banyak bateri yang diperlukan? Dalam konfigurasi apa? Dalam sesetengah kes, jenis bateri boleh memainkan peranan penting dalam jangka masa panjang dari segi penjimatan kos dan kecekapan
Ini dilakukan berdasarkan kes demi kes kerana aplikasi boleh berkisar dari isi rumah kecil ke loji perindustrian yang besar.
Sumber tenaga boleh diperbaharui yang paling biasa untuk isi rumah kecil, terutamanya di kawasan bandar, adalah solar menggunakan panel fotovoltaik. Jurutera secara umum akan mempertimbangkan penggunaan kuasa purata isi rumah dan menilai sinaran suria sepanjang tahun untuk lokasi tertentu. Bilangan bateri dan konfigurasi grid mereka dipilih untuk memadankan tuntutan isi rumah semasa bekalan kuasa suria yang paling rendah tahun ini sementara tidak sepenuhnya mengalirkan bateri. Ini mengandaikan penyelesaian untuk mempunyai kemerdekaan kuasa lengkap dari grid utama.
Menjaga keadaan yang agak sederhana atau tidak sepenuhnya melepaskan bateri adalah sesuatu yang mungkin menjadi balas intuitif pada mulanya. Lagipun, mengapa menggunakan sistem storan jika kita tidak dapat mengeluarkan potensi penuh? Secara teori ia mungkin, tetapi mungkin bukan strategi yang memaksimumkan pulangan pelaburan.
Salah satu kelemahan utama Bess adalah kos bateri yang agak tinggi. Oleh itu, memilih tabiat penggunaan atau strategi pengecasan/pelepasan yang memaksimumkan jangka hayat bateri adalah penting. Sebagai contoh, bateri asid plumbum tidak boleh dilepaskan di bawah kapasiti 50% tanpa mengalami kerosakan yang tidak dapat dipulihkan. Bateri lithium-ion mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, kehidupan kitaran panjang. Mereka juga boleh dilepaskan menggunakan julat yang lebih besar, tetapi ini datang dengan kos kenaikan harga. Terdapat varians yang tinggi dalam kos antara kimia yang berbeza, bateri asid plumbum boleh beratus-ratus hingga ribuan dolar lebih murah daripada bateri lithium-ion dengan saiz yang sama. Inilah sebabnya mengapa bateri asid utama adalah yang paling banyak digunakan dalam aplikasi solar di negara -negara dunia ke -3 dan komuniti miskin.
Prestasi bateri sangat terjejas oleh kemerosotan semasa jangka hayatnya, ia tidak mempunyai prestasi mantap yang berakhir dengan kegagalan secara tiba -tiba. Sebaliknya, kapasiti dan yang disediakan boleh pudar secara progresif. Dalam praktiknya, jangka hayat bateri dianggap telah habis apabila kapasitinya mencapai 80% dari kapasiti asalnya. Dalam erti kata lain, apabila ia mengalami kapasiti 20% pudar. Dalam praktiknya, ini bermakna jumlah tenaga yang lebih rendah dapat disediakan. Ini boleh menjejaskan tempoh penggunaan untuk sistem bebas sepenuhnya dan jumlah perbatuan yang boleh diliputi EV.
Satu lagi perkara yang perlu dipertimbangkan ialah keselamatan. Dengan kemajuan dalam pembuatan dan teknologi, bateri baru -baru ini telah secara umum lebih stabil secara kimia. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh sejarah degradasi dan penyalahgunaan, sel -sel boleh masuk ke dalam pelarian haba yang boleh menyebabkan keputusan bencana dan dalam beberapa kes meletakkan kehidupan pengguna dalam bahaya.
Inilah sebabnya mengapa syarikat telah membangunkan perisian pemantauan bateri yang lebih baik (BMS) untuk mengawal penggunaan bateri tetapi juga memantau keadaan kesihatan untuk menyediakan penyelenggaraan yang tepat pada masanya dan mengelakkan akibat yang teruk.
Kesimpulan
Daripada sistem penyimpanan tenaga grid memberikan peluang yang baik untuk mencapai kemerdekaan kuasa dari grid utama tetapi juga menyediakan sumber kuasa sandaran semasa tempoh bawah dan tempoh beban puncak. Terdapat perkembangan akan memudahkan peralihan ke arah sumber tenaga yang lebih hijau, dengan itu mengehadkan kesan penjanaan tenaga terhadap perubahan iklim sementara masih memenuhi keperluan tenaga dengan pertumbuhan berterusan dalam penggunaan.
Sistem penyimpanan tenaga bateri adalah yang paling biasa digunakan dan yang paling mudah untuk mengkonfigurasi untuk aplikasi sehari -hari yang berbeza. Fleksibiliti yang tinggi mereka dipertikaikan dengan kos yang agak tinggi, yang membawa kepada pembangunan strategi pemantauan untuk memanjangkan jangka hayat masing -masing sebanyak mungkin. Pada masa ini, industri dan akademik mencurahkan banyak usaha untuk menyiasat dan memahami kemerosotan bateri di bawah keadaan yang berbeza.
Artikel Berkaitan:
Penyelesaian Tenaga Tersuai - Pendekatan Revolusi ke Akses Tenaga
Memaksimumkan Tenaga Boleh Diperbaharui: Peranan Penyimpanan Kuasa Bateri
Bagaimana Lori All-Electric Electric APU (Unit Kuasa Auxiliary) mencabar APU Trak Konvensional
Kemajuan dalam Teknologi Bateri untuk Sistem Penyimpanan Tenaga Marin