За последние 50 лет наблюдается постоянное увеличение глобального потребления электроэнергии, причем предполагаемое использование около 25 300 тераватт-часов в 2021 году с переходом к промышленности 4.0 наблюдается увеличение потребностей в энергии по всему миру. Эти цифры увеличиваются с каждым годом, не считая требованиям к энергетике промышленного и других экономических секторов. Этот промышленный сдвиг и мощное потребление связаны с более ощутимыми последствиями изменения климата из-за чрезмерных выбросов парниковых газов. В настоящее время большинство заводов и оборудования для производства электроэнергии в значительной степени полагаются на источники ископаемого топлива (нефть и газ) для удовлетворения таких требований. Эти климатические проблемы запрещают дополнительную генерацию энергии с использованием обычных методов. Таким образом, разработка эффективных и надежных систем хранения энергии становится все более важной для обеспечения непрерывного и надежного поставки энергии из возобновляемых источников.

Энергетический сектор ответил, переходя к возобновляемой энергии или «зеленым» решениям. Переходу помогло улучшить методы производства, что привело, например, к более эффективному производству лопастей ветряных турбин. Кроме того, исследователи смогли повысить эффективность фотоэлектрических клеток, что приведет к лучшей выработке энергии на область использования. В 2021 году выработка электроэнергии из солнечных фотоэлектрических источников (PV) значительно увеличилась, достигнув рекордного 179 ТВтч и рост на 22% по сравнению с 2020 год. Солнечная PV Technia в настоящее время составляет 3,6% глобальной выработки электроэнергии и в настоящее время является третьим по величине возобновляемым возобновлением. Источник энергии после гидроэнергетики и ветра.

Тем не менее, эти прорывы не решают некоторые из неотъемлемых недостатков систем возобновляемых источников энергии, в основном доступности. Большинство из этих методов не производят энергию по спросу в качестве угольных и нефтяных электростанций. Например, выходы солнечной энергии доступны в течение дня с вариациями в зависимости от углов облучения солнца и позиционирования фотоэлектрической панели. Он не может производить энергию ночью, в то время как его производство значительно снижается в течение зимнего сезона и в очень облачные дни. Мощность ветра также страдает от колебаний в зависимости от скорости ветра. Следовательно, эти решения должны быть связаны с системами хранения энергии для поддержания энергоснабжения в течение низких выходных периодов.

Что такое системы хранения энергии?

Системы хранения энергии могут хранить энергию для использования на более поздней стадии. В некоторых случаях между накопленной энергией и обеспеченной энергией будет форма преобразования энергии. Наиболее распространенным примером являются электрические батареи, такие как литий-ионные батареи или свинцовые батареи. Они обеспечивают электрическую энергию посредством химических реакций между электродами и электролитом.

Батареи или BESS (система хранения энергии батареи) представляют наиболее распространенный метод хранения энергии, используемый в повседневных приложениях. Другие системы хранения существуют, такие как гидроэнергетические установки, которые преобразуют потенциальную энергию воды, хранящейся в плотине в электрическую энергию. Вода, падающая вниз, повернет маховик турбины, которая производит электрическую энергию. Другим примером является сжатый газ, после освобождения газ повернет колесо мощности, производящей турбину.

Что отделяет батареи от других методов хранения, так это их потенциальные области работы. От небольших устройств и автомобильного питания до домашних приложений и крупных солнечных ферм батареи могут быть интегрированы в любое приложение для хранения без сети. С другой стороны, методы гидроэнергетики и сжатого воздуха требуют очень больших и сложных инфраструктур для хранения. Это приводит к очень высоким затратам, которые требуют очень больших приложений, чтобы оправдать его.

Использование вариантов для систем хранения вне сети.

Как упоминалось ранее, системы хранения вне сети могут облегчить использование и зависимость от методов возобновляемой энергии, таких как солнечная и ветряная энергия. Тем не менее, есть и другие приложения, которые могут извлечь большую пользу от таких систем

Городские энергетические сетки направлены на то, чтобы обеспечить правильное количество энергии в зависимости от спроса и предложения каждого города. Требуемая сила может колебаться в течение дня. Системы хранения вне сети были использованы для ослабления колебаний и обеспечения большей стабильности в случаях пикового спроса. С другой точки зрения, системы хранения сетки могут быть очень полезны для компенсации любой непредвиденной технической ошибки в основной сетке силовой сети или в течение запланированных периодов технического обслуживания. Они могут соответствовать требованиям к электроэнергии без необходимости искать альтернативные источники энергии. Например, в начале февраля 2023 года можно привести в Техасский ледяной бури, в результате которого примерно 262 000 человек без власти, в то время как ремонт был отложен из -за трудных погодных условий.

Электромобили являются еще одним применением. Исследователи выложили много усилий для оптимизации стратегий производства аккумуляторов и зарядки/сброса, чтобы увеличить срок службы и плотность мощности батарей. Литий-ионные батареи были на переднем крае этой небольшой революции и широко использовались в новых электромобилях, а также в электрических автобусах. Лучшие батареи в этом случае могут привести к большему пробегу, но также сократить время зарядки с правильными технологиями.

Другие технологические достижения, такие как беспилотники и мобильные роботы, в значительной степени выиграли от разработки батареи. Там стратегии движения и стратегии управления в значительной степени зависят от предоставляемой батареи и мощности.

Что такое Бесс

Система хранения энергии BESS или батареи - это система хранения энергии, которую можно использовать для хранения энергии. Эта энергия может поступать из основной сетки или из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнечная энергия. Он состоит из нескольких батарей, расположенных в различных конфигурациях (серии/параллельные) и размером с требований. Они подключены к инвертору, который используется для преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока для использования. Система управления аккумуляторами (BMS) используется для мониторинга условий аккумулятора и операции зарядки/разрядки.

По сравнению с другими системами хранения энергии они особенно гибки для размещения/подключения и не требуют очень дорогой инфраструктуры, но они по -прежнему стоят за значительными затратами и требуют большего регулярного обслуживания на основе использования.

Бесс размер и привычки использования

При установке системы хранения энергии аккумулятора является важнейшая точка, чтобы справиться с батареей. Сколько батарей нужно? В какой конфигурации? В некоторых случаях тип батареи может сыграть решающую роль в долгосрочной перспективе с точки зрения экономии затрат и эффективности

Это делается в каждом конкретном случае, так как применение может варьироваться от небольших домохозяйств до крупных промышленных предприятий.

Наиболее распространенным источником возобновляемых источников энергии для небольших домохозяйств, особенно в городских районах, является солнечная энергия с использованием фотоэлектрических панелей. Инженер в целом рассмотрит среднее потребление энергии домохозяйства и оценивает солнечное излучение в течение года для конкретного места. Количество батарей и их конфигурация сетки выбирается для соответствия потребностям домохозяйства во время самого низкого солнечного источника питания года, в то же время не полностью истощая батареи. Это предполагает решение, чтобы иметь полную независимость от мощности от основной сетки.

Сохранение относительно умеренного состояния заряда или не полностью разряжать батареи - это то, что сначала может быть противоречивой интуитивно понятной. В конце концов, зачем использовать систему хранения, если мы не можем извлечь ее в полной мере? Теоретически это возможно, но это не может быть стратегией, которая максимизирует возврат инвестиций.

Одним из основных недостатков BESS является относительно высокая стоимость батарей. Поэтому необходим выбор привычки использования или стратегии зарядки/разрядки, которая максимизирует срок службы батареи. Например, свинцово -кислотные батареи не могут быть сброшены ниже 50% емкости, не страдая необратимым повреждением. Литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, длительный велосипедный срок службы. Они также могут быть выписаны с использованием больших диапазонов, но это составляет стоимость повышенной цены. Существует высокая дисперсия в стоимости между различными химическими показателями, свинцовые кислотные батареи могут быть сотнями до тысяч долларов дешевле, чем литий-ионная батарея того же размера. Вот почему свинцовые кислотные батареи наиболее используются в солнечных батареях в странах 3 -го мира и в бедных общинах.

На производительность аккумулятора сильно влияет деградация во время срока службы, она не имеет устойчивой производительности, которая заканчивается внезапным сбоем. Вместо этого мощность и предоставленные могут постепенно исчезать. На практике, как считается, срок службы батареи закончился, когда его емкость достигает 80% от первоначальной емкости. Другими словами, когда он испытывает 20% мощности. На практике это означает, что может быть предоставлено меньшее количество энергии. Это может повлиять на периоды использования для полностью независимых систем и количество пробега, которое может покрыть EV.

Еще один момент, который нужно рассмотреть - безопасность. Благодаря достижениям в области производства и технологий, недавние батареи в целом были более стабильными химически. Однако из -за истории деградации и злоупотреблений клетки могут перейти к термическому побегу, что может привести к катастрофическим результатам, а в некоторых случаях подвергается опасности жизнь потребителей.

Вот почему компании разработали лучшее программное обеспечение для мониторинга аккумуляторов (BMS) для управления использованием батареи, а также контролировать состояние здоровья, чтобы обеспечить своевременное обслуживание и избежать последствий при отягчающих обстоятельствах.

Заключение

Системы хранения энергии сетки предоставляют прекрасную возможность для достижения независимости от электроэнергии от основной сетки, но также обеспечивают резервный источник мощности в течение времени и пиковой нагрузки. Там разработка будет способствовать сдвигу в сторону более экологичных источников энергии, что ограничивает влияние генерации энергии на изменение климата, при этом удовлетворяя требованиям к энергии с постоянным ростом потребления.

Системы хранения энергии батареи являются наиболее часто используемыми и самыми простыми для настройки для различных повседневных приложений. Их высокая гибкость противостоит относительно высокой стоимости, что приводит к разработке стратегий мониторинга, чтобы максимально продлить соответствующий срок службы. В настоящее время промышленность и академические круги вкладывают много усилий, чтобы исследовать и понимать деградацию батареи в различных условиях.