Како складиштети струју са мреже?

Током протеклих 50 година, постојало је континуирано повећање глобалне потрошње електричне енергије, са процењеном коришћењем око 25.300 терават-сати у 2021. години. Са транзицијом према индустрији 4.0, постоји пораст потреба за енергијом широм света. Ови бројеви се сваке године повећавају, не укључујући потребе за напајањем и других привредних сектора. Ова индустријска промена и потрошња велике енергије повезана су са опипљивим ефектима климатских промена због прекомерних емисија гасова са ефектом стаклене баште. Тренутно већина постројења за производњу електричне енергије и објекта се увелико ослањају на фосилне изворе горива (нафта и гас) како би се испунили такве захтеве. Ове климатске забринутости забрањују додатну генерацију енергије користећи конвенционалне методе. Стога је развој ефикасних и поузданих система за складиштење енергије постало све важније како би се осигурало континуирано и поуздано снабдевање енергијом из обновљивих извора.

Енергетски сектор је одговорио пребацивањем на обновљиве изворе енергије или "зелена" решења. Транзицију је помогло побољшаним техникама производње, што је, што је на пример, на ефикаснији производњи сечива ветротурбинских. Такође, истраживачи су успели да побољшају ефикасност фотонапонских ћелија, што доводи до боље генерације енергије по подручју употребе. У 2021. години, производња електричне енергије са соларних фотографија (ПВ) је значајно порасла, достижући записник 179 ТВХ и представљајући раст од 22% у поређењу са 2020. Солар ПВ технологија сада чини 3,6% глобалне производње електричне енергије и тренутно је треће највеће обновљиво Извор енергије након хидроелектране и ветра.

Међутим, ови пробоји не решавају неке од инхерентних недостатака обновљивих енергетских система, углавном доступно. Већина ових метода не производи енергију на потражњи као и електране за угаљ и нафте. Излази соларне енергије на пример су доступни током дана са варијацијама у зависности од углова за озрачење и пв панел. То током ноћи не може да произведе енергију, док се њен производњи значајно смањује током зимске сезоне и у веома облачним данима. Снага ветра пати и од флуктуација у зависности од брзине ветра. Стога ова раствора морају бити повезана са системима за складиштење енергије у циљу одржавања снабдевања енергијом током периода ниских излаза.

Који су системи за складиштење енергије?

Системи за складиштење енергије могу да чувају енергију како би се користили у каснијој фази. У неким случајевима ће постојати облик конверзије енергије између сачуване енергије и пружене енергије. Најчешћи пример су електричне батерије као што су литијум-јонске батерије или батерије за оловне киселине. Они пружају електричну енергију путем хемијских реакција између електрода и електролита.

Батерије или бес (систем за складиштење енергије батерије), представљају најчешће методу складиштења енергије који се користи у дневним животним апликацијама. Остали систем складиштења постоји као што су хидроелектране које претварају потенцијалну енергију воде сачуване у брани у електричну енергију. Вода пада претвориће замашњак турбине која производи електричну енергију. Други пример је компримирани гас, на ослобађању гаса ће окренути точкић моћи која ствара турбина.

Оно што раздваја батерије из осталих метода складиштења су њихова потенцијална подручја рада. Са мањих уређаја и аутомобилских напајања до кућних апликација и великих соларних газдинстава, батерије се могу неприметно интегрисати у било коју апликацију за складиштење мреже. С друге стране, методе хидроелектране и компримованих ваздуха захтевају веома велику и сложену инфраструктуру за складиштење. То доводи до врло високих трошкова који захтевају веома велике пријаве како би се они оправдали.

Користите случајеве за систем складиштења изван мреже.

Као што је претходно поменуто, системи за складиштење гридова могу олакшати употребу и ослањање на обновљиве методе енергије попут соларне и ветра. Ипак, постоје и друге апликације које могу у великој мери имати користи од таквих система

Градске мреже за напајање имају за циљ да пруже праву количину моћи на основу понуде и потражње сваког града. Потребна снага може флуктуирати током дана. Системи за складиштење изван мреже коришћени су за ублажавање флуктуација и пружити већу стабилност у случајевима вршне потражње. Из друге перспективе, искључено-системи за складиштење Грида могу бити изузетно корисно да надокнадите било који непредвиђену техничку грешку у главној мрежи моћи или током заказаних периода одржавања. Они могу да испуне захтеве за напајање без да траже алтернативне изворе енергије. Може се навести на пример Тексас ледена олуја почетком фебруара 2023. године која је остала око 262 000 људи без власти, док су поправке одложене због тешких временских услова.

Електрична возила су још једна апликација. Истраживачи су излили много напора да оптимизирају производне и пуњење / пражњење стратегија у циљу обима живота и густине струје батерија. Литијум-јонске батерије су на челу ове мале револуције и интензивно се користе у новим електричним аутомобилима, али и електричним аутобусима. Боље батерије у овом случају могу довести до веће километраже, али и смањење времена пуњења са правим технологијама.

Остали технолошки напредак воли УАВС и мобилне роботе су у великој мери користили од развоја батерије. Постоје стратегије покрета и стратегије контроле ослањају се у великој мери на капацитету батерије и обезбеђене напајање.

Шта је бес

Бесс или систем за складиштење батерије је систем складиштења енергије који се може користити за чување енергије. Ова енергија може доћи из главне мреже или из обновљивих извора енергије, као што су енергија ветра и соларна енергија. Састоји се од више батерија распоређених у различитим конфигурацијама (серијама / паралелно) и величине на основу захтева. Повезани су са претварачем који се користи за претворбу ДЦ снаге на струју АЦ за употребу. АСистем управљања батеријом (БМС)користи се за праћење услова батерије и операције пуњења / пражњења.

У поређењу са другим системима за складиштење енергије, посебно су флексибилни за постављање / повезивање и не захтевају веома скупу инфраструктуру, али и даље долазе у знатној цени и захтевају редовније одржавање на основу употребе.

Бесс димензионирање и навике употребе

Кључна тачка за борбу за уградњу система за складиштење енергије батерије је димензија. Колико је потребних батерија? У којој конфигурацији? У неким случајевима тип батерије може да игра пресудну улогу дужерог вођења у погледу штедње и ефикасности трошкова

То се ради о случају до случаја, јер се апликације могу кретати од малих домаћинстава до великих индустријских биљака.

Најчешћи извор обновљивих извора енергије за мала домаћинства, посебно у урбаним срединама, соларна је помоћу фотонапонских плоча. Инжењер би уопште размотрио просечну потрошњу енергије домаћинства и гуши соларну озрачење током године за одређену локацију. Број батерија и њихове конфигурације мреже изабран је да одговара захтевима домаћинстава током најнижег снабдевања соларним напајањем у години, а не у потпуности исцрпљују батерије. Ово претпоставља решење да има потпуну независност снаге од главне мреже.

Одржавање релативно умереног стања или не у потпуности испуштања батерија је нешто што би могло бити у почетку контра интуитивно. Уосталом, зашто користити систем за складиштење ако га не можемо извући пуни потенцијал? Теоретски је то могуће, али можда неће бити стратегија која максимизира повратак улагања.

Једно од главних недостатака Бесс је релативно висока цена батерија. Стога бирање употребе навике или стратегије за пуњење / пражњење које максимизира век трајања батерије је од суштинског значаја. На пример, оловне киселине батерије се не могу отпустити испод 50% капацитета без патеће од неповратних оштећења. Литијум-јонске батерије имају већу густину енергије, живот дуге циклусе. Такође се могу испражити помоћу већих опсега, али то долази по цени повећане цене. Постоји велика варијанта у трошку између различитих хемијских дела, оловне киселине батерије могу бити стотине до хиљада долара јефтиније од литијум-јонске батерије исте величине. Због тога су оловне киселине батерије најчешће се користе у соларним апликацијама у 3. светским земљама и сиромашним заједницама.

Перформансе батерије у великој мери погођене деградацијом током свог животног века, нема сталне перформансе који се завршава нагли неуспех. Уместо тога, капацитет и предвиђени могу прогресивно бледе. У пракси се сматра да је животни век батерије побјегао када његов капацитет достигне 80% првобитног капацитета. Другим речима, када доживе капацитет од 20% избледе. У пракси то значи да се може пружити нижа количина енергије. Ово може утицати на периоде коришћења за потпуно независне системе и количину километраже ЕВ може да покрије.

Још једна тачка да се размотри је сигурност. Уз напредак у производњи и технологији, недавне батерије су уопште била стабилније хемијски. Међутим, због разградње и злоупотребе историје, ћелије могу да уђу у топлотну бекство које могу довести до катастрофалних резултата, а у неким случајевима је живот потрошача ставио у опасност.

Због тога су компаније развиле бољег софтвера за надгледање батерије (БМС) да контролишу употребу батерије, али и надгледају здравствено стање како би се благовремено одржавао и избегли отежане последице.

Закључак

Грид-енергетске системе за складиштење пружају велику прилику за постизање независности напајања од главне мреже, али такође пружају резервни извор снаге током пада и периода оптерећења на врхунца. Тамо би развој олакшао прелазак на зеленије енергетске изворе, чиме је ограничавајући утицај енергетске генерације на климатске промјене док и даље испуњавају енергетске захтеве са сталним растом потрошње.

Системи за складиштење батерије су најчешће коришћени и најлакши за конфигурирање различитих свакодневних апликација. Њихова висока флексибилност се супротставља релативно високим трошковима, што доводи до израде стратегија праћења како би продужила одговарајући животни век што је више могуће. Тренутно индустрија и академију се много труде да истраже и разумеју деградацију батерије у различитим условима.