Elektrni tarmoqdan qanday saqlash kerak?

Oxirgi 50 yil ichida global elektr energiyasi isteʼmoli doimiy ravishda oʻsib bordi, 2021-yilda taxminan 25300 teravatt-soat isteʼmol qilinadi. Sanoat 4.0 ga oʻtish bilan butun dunyoda energiyaga boʻlgan talab ortib bormoqda. Sanoat va boshqa iqtisodiyot tarmoqlarining quvvat talablarini hisobga olmaganda, bu raqamlar har yili ortib bormoqda. Ushbu sanoat almashinuvi va yuqori quvvat iste'moli issiqxona gazlarining haddan tashqari emissiyasi tufayli iqlim o'zgarishining sezilarli ta'siri bilan birlashtiriladi. Hozirgi vaqtda ko'pchilik elektr ishlab chiqarish zavodlari va inshootlari bunday talablarni qondirish uchun asosan qazib olinadigan yoqilg'i manbalariga (neft va gaz) tayanadi. Ushbu iqlim tashvishlari an'anaviy usullardan foydalangan holda qo'shimcha energiya ishlab chiqarishni taqiqlaydi. Shunday qilib, qayta tiklanadigan manbalardan energiya bilan uzluksiz va ishonchli ta'minlashni ta'minlash uchun samarali va ishonchli energiya saqlash tizimlarini rivojlantirish tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.

Energetika sektori qayta tiklanadigan energiya yoki "yashil" echimlarga o'tish orqali javob berdi. O'tishga takomillashtirilgan ishlab chiqarish texnikasi yordam berdi, masalan, shamol turbinasi pichoqlarini yanada samarali ishlab chiqarishga olib keldi. Shuningdek, tadqiqotchilar fotovoltaik xujayralarning samaradorligini oshirishga muvaffaq bo'lishdi, bu esa har bir foydalanish maydonida energiya ishlab chiqarishni yaxshilashga olib keldi. 2021-yilda quyosh fotovoltaik (PV) manbalaridan elektr energiyasi ishlab chiqarish sezilarli darajada oshdi va rekord darajadagi 179 TVt/soatga yetdi va 2020-yilga nisbatan 22 foizga o‘sdi. Quyosh PV texnologiyasi hozirda jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishning 3,6 foizini tashkil etadi va ayni paytda qayta tiklanadigan energiya manbalari bo‘yicha uchinchi o‘rinda turadi. gidroenergetika va shamoldan keyingi energiya manbai.

Biroq, bu yutuqlar qayta tiklanadigan energiya tizimlarining o'ziga xos kamchiliklarini, asosan mavjudligini hal qilmaydi. Ushbu usullarning aksariyati ko'mir va neft elektr stantsiyalari kabi talabga binoan energiya ishlab chiqarmaydi. Masalan, quyosh energiyasining chiqishi kun davomida quyosh nurlanish burchaklari va PV panel joylashuviga qarab o'zgarishi mumkin. Qish mavsumida va juda bulutli kunlarda uning chiqishi sezilarli darajada kamaygan holda, tunda u hech qanday energiya ishlab chiqara olmaydi. Shamol kuchi shamol tezligiga qarab tebranishlardan ham aziyat chekadi. Shuning uchun, bu echimlar past ishlab chiqarish davrlarida energiya ta'minotini saqlab qolish uchun energiya saqlash tizimlari bilan birlashtirilishi kerak.

Energiyani saqlash tizimlari nima?

Energiyani saqlash tizimlari energiyani keyingi bosqichda ishlatish uchun saqlashi mumkin. Ba'zi hollarda saqlangan energiya va taqdim etilgan energiya o'rtasida energiya konvertatsiyasining bir shakli bo'ladi. Eng keng tarqalgan misol - lityum-ion batareyalar yoki qo'rg'oshin kislotali batareyalar kabi elektr batareyalar. Ular elektrodlar va elektrolitlar orasidagi kimyoviy reaktsiyalar orqali elektr energiyasini ta'minlaydi.

Batareyalar yoki BESS (batareya energiyasini saqlash tizimi) kundalik hayotda qo'llaniladigan energiyani saqlashning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi. To'g'onda saqlanadigan suvning potentsial energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan GES kabi boshqa saqlash tizimi mavjud. Pastga tushgan suv elektr energiyasini ishlab chiqaradigan turbinaning volanini aylantiradi. Yana bir misol - siqilgan gaz, bo'shatilgandan so'ng, gaz turbinaning g'ildiragini aylantiradi.

Batareyalarni boshqa saqlash usullaridan ajratib turadigan narsa ularning potentsial faoliyat sohasidir. Kichik qurilmalar va avtomobil elektr ta'minotidan maishiy ilovalar va yirik quyosh fermalarigacha, batareyalar tarmoqdan tashqari har qanday saqlash dasturiga muammosiz birlashtirilishi mumkin. Boshqa tomondan, gidroenergetika va siqilgan havo usullari saqlash uchun juda katta va murakkab infratuzilmalarni talab qiladi. Bu juda katta xarajatlarga olib keladi, bu esa uni oqlash uchun juda katta ilovalarni talab qiladi.

Tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari uchun holatlardan foydalaning.

Yuqorida aytib o'tilganidek, tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari quyosh va shamol energiyasi kabi qayta tiklanadigan energiya usullaridan foydalanishni va ularga tayanishni osonlashtirishi mumkin. Shunga qaramay, bunday tizimlardan katta foyda keltiradigan boshqa ilovalar ham mavjud

Shahar elektr tarmoqlari har bir shaharning talab va taklifidan kelib chiqqan holda to'g'ri miqdorda quvvatni ta'minlashga qaratilgan. Kerakli quvvat kun davomida o'zgarishi mumkin. Tebranishlarni susaytirish va eng yuqori talab holatlarida ko'proq barqarorlikni ta'minlash uchun tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari ishlatilgan. Boshqa nuqtai nazardan qaraganda, tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari asosiy elektr tarmog'idagi yoki rejalashtirilgan texnik xizmat ko'rsatish davrlarida har qanday kutilmagan texnik nosozlikni qoplash uchun juda foydali bo'lishi mumkin. Ular muqobil energiya manbalarini izlamasdan quvvat talablarini qondirishi mumkin. Masalan, 2023-yil fevral oyining boshida Texasdagi muz bo‘ronini keltirish mumkin, bu esa 262 000 ga yaqin odamni elektrsiz qoldirgan, shu bilan birga ta’mirlash ishlari og‘ir ob-havo sharoiti tufayli kechiktirilgan.

Elektr transport vositalari boshqa dastur hisoblanadi. Tadqiqotchilar batareyalarning ishlash muddati va quvvat zichligini oshirish uchun batareyalarni ishlab chiqarish va zaryadlash/zaryad qilish strategiyalarini optimallashtirish uchun ko'p kuch sarfladilar. Lityum-ionli batareyalar bu kichik inqilobning boshida turgan va yangi elektromobillarda, balki elektr avtobuslarida ham keng qo'llanilgan. Bu holatda yaxshi batareyalar kattaroq masofani bosib o'tishga olib kelishi mumkin, ammo to'g'ri texnologiyalar bilan zaryadlash vaqtlarini qisqartirishi mumkin.

UAVlar va mobil robotlar kabi boshqa texnologik taraqqiyot akkumulyatorlarni ishlab chiqishdan katta foyda oldi. U erda harakat strategiyalari va boshqaruv strategiyalari ko'p jihatdan batareya quvvati va taqdim etilgan quvvatga tayanadi.

BESS nima

BESS yoki batareya energiyasini saqlash tizimi energiyani saqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan energiya saqlash tizimidir. Bu energiya asosiy tarmoqdan yoki shamol energiyasi va quyosh energiyasi kabi qayta tiklanadigan energiya manbalaridan olinishi mumkin. U turli xil konfiguratsiyalarda (seriya/parallel) joylashtirilgan va talablarga qarab o'lchamdagi bir nechta batareyalardan iborat. Ular foydalanish uchun shahar quvvatini AC quvvatiga aylantirish uchun ishlatiladigan inverterga ulangan. Abatareya boshqaruv tizimi (BMS)batareya holatini va zaryadlash/zaryadlash ishini kuzatish uchun ishlatiladi.

Boshqa energiya saqlash tizimlari bilan solishtirganda, ular joylashtirish/ulanish uchun ayniqsa moslashuvchan va juda qimmat infratuzilmani talab qilmaydi, lekin ular hali ham ancha qimmatga tushadi va foydalanishga qarab muntazamroq texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi.

BESS o'lchamlari va foydalanish odatlari

Batareya quvvatini saqlash tizimini o'rnatishda hal qilinishi kerak bo'lgan hal qiluvchi nuqta o'lchamdir. Qancha batareya kerak? Qaysi konfiguratsiyada? Ba'zi hollarda batareyaning turi xarajatlarni tejash va samaradorlik nuqtai nazaridan uzoq muddatda hal qiluvchi rol o'ynashi mumkin

Bu har bir alohida holatda amalga oshiriladi, chunki ilovalar kichik uy xo'jaliklaridan tortib yirik sanoat korxonalarigacha bo'lishi mumkin.

Kichik uy xo'jaliklari uchun eng keng tarqalgan qayta tiklanadigan energiya manbai, ayniqsa shaharlarda, fotovoltaik panellardan foydalangan holda quyosh energiyasidir. Umuman olganda, muhandis uy xo'jaligining o'rtacha quvvat sarfini hisobga oladi va yil davomida quyosh nurlanishini aniq joylashuv uchun baholaydi. Batareyalar soni va ularning tarmoq konfiguratsiyasi yil davomida eng kam quyosh energiyasi bilan ta'minlanganda uy xo'jaliklarining ehtiyojlariga mos ravishda tanlanadi va batareyalar to'liq zaryadsizlanadi. Bu asosiy tarmoqdan to'liq quvvat mustaqilligiga ega bo'lgan yechimni nazarda tutadi.

Nisbatan mo''tadil zaryad holatini saqlash yoki batareyalarni to'liq zaryadsizlantirish birinchi navbatda intuitiv bo'lishi mumkin bo'lgan narsadir. Axir, agar biz uni to'liq potentsialga aylantira olmasak, nega saqlash tizimidan foydalanamiz? Nazariy jihatdan bu mumkin, lekin bu investitsiya daromadini maksimal darajada oshiradigan strategiya bo'lmasligi mumkin.

BESS ning asosiy kamchiliklaridan biri batareyalarning nisbatan yuqori narxidir. Shuning uchun batareyaning ishlash muddatini maksimal darajada oshiradigan foydalanish odatini yoki zaryadlash/zaryad qilish strategiyasini tanlash juda muhimdir. Misol uchun, qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlarni qaytarib bo'lmaydigan shikastlanishlarsiz 50% quvvatdan kam zaryadsizlantirish mumkin emas. Lityum-ion batareyalar yuqori energiya zichligi, uzoq umrga ega. Ular, shuningdek, katta diapazonlar yordamida zaryadsizlanishi mumkin, ammo bu narxning oshishiga olib keladi. Turli xil kimyolar o'rtasida katta tafovut mavjud, qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlar bir xil o'lchamdagi lityum-ion batareyadan yuzlab minglab dollarga arzonroq bo'lishi mumkin. Shuning uchun qo'rg'oshin kislotali batareyalar uchinchi dunyo mamlakatlarida va kambag'al jamoalarda quyosh energiyasidan foydalanishda eng ko'p qo'llaniladi.

Batareyaning ishlashi uning ishlash muddati davomida degradatsiyaga katta ta'sir qiladi, u to'satdan nosozlik bilan yakunlanadigan barqaror ishlashga ega emas. Buning o'rniga, imkoniyatlar va taqdim etilgan imkoniyatlar asta-sekin pasayishi mumkin. Amalda, batareya quvvati asl quvvatining 80% ga yetganda, batareyaning ishlash muddati tugagan deb hisoblanadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, u 20% quvvatni pasaytirishni boshdan kechirganda. Amalda, bu kamroq miqdorda energiya berilishi mumkinligini anglatadi. Bu to'liq mustaqil tizimlar uchun foydalanish muddatlariga va EV qamrab oladigan masofaga ta'sir qilishi mumkin.

Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan yana bir nuqta - xavfsizlik. Ishlab chiqarish va texnologiyaning rivojlanishi bilan so'nggi batareyalar kimyoviy jihatdan barqarorroq bo'ldi. Ammo tanazzul va suiiste'mollik tarixi tufayli hujayralar termal qochib ketishi mumkin, bu halokatli oqibatlarga olib kelishi va ba'zi hollarda iste'molchilarning hayotini xavf ostiga qo'yishi mumkin.

Shuning uchun kompaniyalar batareyadan foydalanishni nazorat qilish, shuningdek, o'z vaqtida texnik xizmat ko'rsatish va og'ir oqibatlarga olib kelmaslik uchun salomatlik holatini nazorat qilish uchun batareyani monitoring qilish dasturini (BMS) yaxshiroq ishlab chiqdilar.

Xulosa

Tarmoq-energiya saqlash tizimlari asosiy tarmoqdan quvvat mustaqilligiga erishish uchun ajoyib imkoniyatni taqdim etadi, shuningdek, uzilishlar va eng yuqori yuklanish davrlarida zaxira quvvat manbai bilan ta'minlaydi. U erda rivojlanish yashil energiya manbalariga o'tishni osonlashtiradi va shu bilan energiya ishlab chiqarishning iqlim o'zgarishiga ta'sirini cheklaydi va iste'molning doimiy o'sishi bilan energiya talablarini qondiradi.

Batareya energiyasini saqlash tizimlari har xil kundalik ilovalar uchun eng ko'p ishlatiladigan va sozlash uchun eng oson tizimdir. Ularning yuqori moslashuvchanligi nisbatan yuqori narxga qarshi turadi, bu esa tegishli xizmat muddatini iloji boricha uzaytirish uchun monitoring strategiyalarini ishlab chiqishga olib keladi. Hozirgi vaqtda sanoat va akkumulyator batareyasining buzilishini turli sharoitlarda tekshirish va tushunish uchun ko'p kuch sarflamoqda.