Si ta ruani energjinë elektrike nga rrjeti?

Gjatë 50 viteve të fundit, ka pasur një rritje të vazhdueshme të konsumit global të energjisë elektrike, me një përdorim të vlerësuar prej rreth 25.300 Terawatt-Hours në vitin 2021. Me kalimin drejt Industrisë 4.0, ka një rritje të kërkesave të energjisë në të gjithë botën. Këto numra po rriten çdo vit, duke mos përfshirë kërkesat e fuqisë së sektorëve industrialë dhe të tjerë ekonomikë. Kjo zhvendosje industriale dhe konsumi i fuqisë së lartë shoqërohen me efekte më të prekshme të ndryshimit të klimës për shkak të emetimeve të tepërta të gazrave serë. Aktualisht, shumica e impianteve dhe objekteve të gjenerimit të energjisë mbështeten shumë në burimet e karburantit fosil (naftë dhe gaz) për të përmbushur kërkesa të tilla. Këto shqetësime për klimën ndalojnë gjenerimin shtesë të energjisë duke përdorur metoda konvencionale. Kështu, zhvillimi i sistemeve efikase dhe të besueshme të ruajtjes së energjisë është bërë gjithnjë e më e rëndësishme për të siguruar një furnizim të vazhdueshëm dhe të besueshëm të energjisë nga burimet e rinovueshme.

Sektori i energjisë është përgjigjur duke u zhvendosur drejt energjisë së rinovueshme ose zgjidhjeve "jeshile". Tranzicioni është ndihmuar nga teknikat e përmirësuara të prodhimit, duke çuar për shembull për prodhimin më efikas të blades së turbinave të erës. Gjithashtu, studiuesit kanë qenë në gjendje të përmirësojnë efikasitetin e qelizave fotovoltaike, duke çuar në gjenerimin më të mirë të energjisë për zonën e përdorimit. Në vitin 2021, prodhimi i energjisë elektrike nga burimet diellore fotovoltaike (PV) u rrit ndjeshëm, duke arritur një rekord 179 TWH dhe duke përfaqësuar një rritje prej 22% në krahasim me vitin 2020. Teknologjia Diellore PV tani përbën 3.6% të gjenerimit global të energjisë elektrike dhe aktualisht është i rinovueshëm i tretë më i madh Burimi i energjisë pas hidrocentralit dhe erës.

Sidoqoftë, këto përparime nuk zgjidhin disa nga pengesat e qenësishme të sistemeve të energjisë së rinovueshme, kryesisht disponueshmëria. Shumica e këtyre metodave nuk prodhojnë energji sipas kërkesës si termocentrale të qymyrit dhe naftës. Prodhimet e energjisë diellore janë për shembull në dispozicion gjatë gjithë ditës me ndryshime në varësi të këndeve të rrezatimit të diellit dhe pozicionimit të panelit PV. Nuk mund të prodhojë energji gjatë natës ndërsa prodhimi i tij zvogëlohet ndjeshëm gjatë sezonit të dimrit dhe në ditë shumë të vrenjta. Fuqia e erës vuan si dhe nga luhatjet në varësi të shpejtësisë së erës. Prandaj, këto zgjidhje duhet të shoqërohen me sistemet e ruajtjes së energjisë në mënyrë që të mbajnë furnizimin me energji gjatë periudhave të ulëta të daljes.

Cilat janë sistemet e ruajtjes së energjisë?

Sistemet e ruajtjes së energjisë mund të ruajnë energjinë në mënyrë që të përdoren në një fazë të mëvonshme. Në disa raste, do të ketë një formë të shndërrimit të energjisë midis energjisë së ruajtur dhe energjisë së siguruar. Shembulli më i zakonshëm është bateritë elektrike siç janë bateritë litium-jon ose bateritë e acidit plumbi. Ato sigurojnë energji elektrike me anë të reaksioneve kimike midis elektrodave dhe elektrolitit.

Bateritë, ose BESS (sistemi i ruajtjes së energjisë së baterisë), paraqesin metodën më të zakonshme të ruajtjes së energjisë që përdoret në aplikimet e jetës së përditshme. Sistemi tjetër i ruajtjes ekziston siç janë bimët e hidrocentraleve që shndërrojnë energjinë e mundshme të ujit të ruajtur në një digë në energji elektrike. Uji që bie poshtë do të kthejë fluturën e një turbine që prodhon energji elektrike. Një shembull tjetër është gazi i ngjeshur, pas lëshimit të gazit do të kthejë rrotën e fuqisë prodhuese të turbinës.

Ajo që i ndan bateritë nga metodat e tjera të ruajtjes janë zonat e tyre të mundshme të funksionimit. Nga pajisjet e vogla dhe furnizimi me energji automobilistike për aplikimet shtëpiake dhe fermat e mëdha diellore, bateritë mund të integrohen pa probleme për çdo aplikim të ruajtjes jashtë rrjetit. Nga ana tjetër, hidrocentralet dhe metodat e ajrit të kompresuar kërkojnë infrastrukturë shumë të mëdha dhe komplekse për ruajtje. Kjo çon në kosto shumë të larta që kërkon aplikime shumë të mëdha në mënyrë që ajo të justifikohet.

Përdorni raste për sistemet e ruajtjes jashtë rrjetit.

Siç u përmend më lart, sistemet e ruajtjes jashtë rrjetit mund të lehtësojnë përdorimin dhe besimin në metodat e energjisë së rinovueshme siç janë energjia diellore dhe e erës. Sidoqoftë, ka aplikacione të tjera që mund të përfitojnë shumë nga sisteme të tilla

Rrjetet e energjisë së qytetit synojnë të sigurojnë sasinë e duhur të energjisë bazuar në furnizimin dhe kërkesën e secilit qytet. Fuqia e kërkuar mund të luhatet gjatë gjithë ditës. Sistemet e ruajtjes jashtë rrjetit janë përdorur për të zbutur luhatjet dhe për të siguruar më shumë stabilitet në rastet e kërkesës kulmore. Nga një këndvështrim tjetër, sistemet e ruajtjes së rrjetit mund të jenë shumë të dobishme për të kompensuar çdo faj teknik të paparashikuar në rrjetin kryesor të energjisë ose gjatë periudhave të planifikuara të mirëmbajtjes. Ata mund të plotësojnë kërkesat e energjisë pa pasur nevojë të kërkojnë burime alternative të energjisë. Dikush mund të citojë për shembull stuhinë e akullit në Teksas në fillim të shkurtit 2023 që la afërsisht 262 000 njerëz pa energji, ndërsa riparimet u vonuan për shkak të kushteve të vështira të motit.

Automjetet elektrike janë një aplikim tjetër. Studiuesit kanë derdhur shumë përpjekje për të optimizuar strategjitë e prodhimit dhe karikimit/shkarkimit të baterive në mënyrë që të shtrihen jetëgjatësia dhe dendësia e energjisë së baterive. Bateritë litium-jon kanë qenë në ballë të këtij revolucioni të vogël dhe janë përdorur gjerësisht në makina të reja elektrike, por edhe autobusë elektrikë. Bateritë më të mira në këtë rast mund të çojnë në një largësi më të madhe, por gjithashtu të zvogëlojnë kohën e karikimit me teknologjitë e duhura.

Përparimi tjetër teknologjik pëlqejnë UAV -të dhe robotët celular kanë përfituar shumë nga zhvillimi i baterisë. Aty strategjitë e lëvizjes dhe strategjitë e kontrollit mbështeten shumë në kapacitetin e baterisë dhe energjinë e dhënë.

Çfarë është një Bess

Sistemi i ruajtjes së energjisë BESS ose baterisë është një sistem i ruajtjes së energjisë që mund të përdoret për të ruajtur energjinë. Kjo energji mund të vijë nga rrjeti kryesor ose nga burimet e energjisë së rinovueshme siç janë energjia e erës dhe energjia diellore. Isshtë i përbërë nga bateri të shumta të rregulluara në konfigurime të ndryshme (seri/paralele) dhe me madhësi bazuar në kërkesat. Ata janë të lidhur me një inverter që përdoret për të kthyer fuqinë DC në AC Power për përdorim. NjëSistemi i Menaxhimit të Baterive (BMS)përdoret për të monitoruar kushtet e baterisë dhe operacionin e karikimit/shkarkimit.

Në krahasim me sistemet e tjera të ruajtjes së energjisë, ato janë veçanërisht fleksibël për t'u vendosur/lidhur dhe nuk kërkojnë një infrastrukturë shumë të shtrenjtë, por ato ende vijnë me një kosto të konsiderueshme dhe kërkojnë mirëmbajtje më të rregullt bazuar në përdorimin.

Zakonet e madhësisë dhe përdorimit të Bess

Një pikë thelbësore për të trajtuar kur instaloni një sistem të ruajtjes së energjisë së baterisë është madhësia. Sa bateri janë të nevojshme? Në çfarë konfigurimi? Në disa raste, lloji i baterisë mund të luajë një rol vendimtar në planin afatgjatë për sa i përket kursimit të kostos dhe efikasitetit

Kjo bëhet çdo rast pas rasti pasi aplikimet mund të shkojnë nga familjet e vogla në bimë të mëdha industriale.

Burimi më i zakonshëm i energjisë së rinovueshme për familjet e vogla, veçanërisht në zonat urbane, është dielli duke përdorur panele fotovoltaike. Inxhinieri në përgjithësi do të konsideronte konsumin mesatar të energjisë së familjes dhe vlerëson rrezatimin diellor gjatë gjithë vitit për vendndodhjen specifike. Numri i baterive dhe konfigurimi i tyre i rrjetit është zgjedhur për të përputhur kërkesat e familjes gjatë furnizimit me energji diellore më të ulët të vitit, ndërsa jo plotësisht kullimi i baterive. Kjo po supozon një zgjidhje për të pasur pavarësi të plotë të fuqisë nga rrjeti kryesor.

Mbajtja e një gjendjeje relativisht të moderuar ose jo duke i shkarkuar plotësisht bateritë është diçka që mund të jetë kundër intuitive në fillim. Në fund të fundit, pse të përdorim një sistem ruajtjeje nëse nuk mund ta nxjerrim potencialin e plotë? Në teori është e mundur, por mund të mos jetë strategjia që maksimizon kthimin e investimeve.

Një nga disavantazhet kryesore të Bess është kostoja relativisht e lartë e baterive. Prandaj, zgjedhja e një zakoni përdorimi ose një strategji karikimi/shkarkimi që maksimizon jetëgjatësinë e baterisë është thelbësore. Për shembull, bateritë e acidit plumb nuk mund të shkarkohen nën kapacitetin 50% pa vuajtur nga dëmtimet e pakthyeshme. Bateritë litium-jon kanë densitet më të lartë të energjisë, jetë të ciklit të gjatë. Ato gjithashtu mund të shkarkohen duke përdorur varg më të mëdhenj, por kjo vjen me një kosto të rritjes së çmimit. Ekziston një variant i lartë i kostos midis kimistrive të ndryshme, bateritë e acidit plumb mund të jenë qindra deri në mijëra dollarë më të lirë se një bateri litium-jon me të njëjtën madhësi. Kjo është arsyeja pse bateritë e acideve plumbi janë më të përdorura në aplikimet diellore në vendet e botës së 3 -të dhe komunitetet e varfëra.

Performanca e baterisë ndikohet shumë nga degradimi gjatë jetëgjatësisë së saj, ajo nuk ka një performancë të qëndrueshme që përfundon me dështim të papritur. Përkundrazi, kapaciteti dhe sigurimi mund të zbehet në mënyrë progresive. Në praktikë, një jetëgjatësi e baterisë konsiderohet të ketë mbaruar kur kapaciteti i tij arrin 80% të kapacitetit të tij origjinal. Me fjalë të tjera, kur përjeton një kapacitet 20% zbehet. Në praktikë, kjo do të thotë që një sasi më e ulët e energjisë mund të sigurohet. Kjo mund të ndikojë në periudhat e përdorimit për sistemet plotësisht të pavarura dhe sasia e kilometrazhit që një EV mund të mbulojë.

Një pikë tjetër për t'u marrë parasysh është siguria. Me përparimet në prodhim dhe teknologji, bateritë e fundit në përgjithësi kanë qenë më të qëndrueshme kimikisht. Sidoqoftë, për shkak të degradimit dhe historisë së abuzimit, qelizat mund të shkojnë në arratisje termike që mund të çojnë në rezultate katastrofike dhe në disa raste e vë në rrezik jetën e konsumatorëve.

Kjo është arsyeja pse kompanitë kanë zhvilluar softuer më të mirë të monitorimit të baterive (BMS) për të kontrolluar përdorimin e baterisë, por gjithashtu të monitorojnë gjendjen e shëndetit në mënyrë që të sigurojnë mirëmbajtjen në kohë dhe të shmangin pasojat e rënduara.

Përfundim

Nga sistemet e ruajtjes së energjisë në rrjetin ofrojnë një mundësi të shkëlqyeshme për të arritur pavarësinë e energjisë nga rrjeti kryesor, por gjithashtu sigurojnë një burim rezervë të energjisë gjatë kohërave dhe periudhave të pikut të ngarkesës. Aty zhvillimi do të lehtësonte zhvendosjen drejt burimeve më të gjelbërta të energjisë, duke kufizuar kështu ndikimin e gjenerimit të energjisë në ndryshimin e klimës, ndërsa ende plotëson kërkesat e energjisë me rritje të vazhdueshme të konsumit.

Sistemet e ruajtjes së energjisë së baterisë janë më të përdorura dhe më të lehtat për tu konfiguruar për aplikacione të ndryshme të përditshme. Fleksibiliteti i tyre i lartë kundërshtohet nga një kosto relativisht e lartë, duke çuar në zhvillimin e strategjive të monitorimit për të zgjatur jetëgjatësinë përkatëse sa më shumë që të jetë e mundur. Aktualisht, industria dhe akademia po derdhin shumë përpjekje për të hetuar dhe kuptuar degradimin e baterisë në kushte të ndryshme.