Novi trendovi sistema za skladištenje energije ESS tehnologija

Svjetski poznati proizvođač industrijskih kontrolnih proizvoda - C3CONTROLS u Sjedinjenim Državama analizirao je nove tehnološke trendove današnjeg sistema za skladištenje energije ESS u svojoj tehničkoj bijeloj knjizi, u nastavku je izvod.

Električna energija u svom sirovom obliku ne može se skladištiti u bilo kojoj mjeri, ali korištenjem sistema za pohranu energije (ESS) može se pretvoriti u druge oblike energije koji se mogu skladištiti. Ovi oblici energije mogu se ponovo pretvoriti u električnu energiju kada je to potrebno.

Sistemi za skladištenje energije nude širok spektar tehnoloških pristupa upravljanju našim snabdevanjem električnom energijom u nastojanju da se stvori otpornija energetska infrastruktura i uštede troškovi za komunalije i potrošače. Trenutne tehnologije sistema za skladištenje energije uključuju baterije, zamašnjake, komprimovani vazduh, pumpane hidroakumulacije i još mnogo toga. Danas su svi ovi sistemi još uvijek ograničeni u ukupnoj energiji koju mogu pohraniti, ali istraživanja nastavljaju ubrzano poboljšavati ove tehnologije.

Američka električna mreža izgrađena je na delikatnoj ravnoteži između ponude električne energije i potražnje potrošača. Efikasan način da se pomogne u balansiranju fluktuacija u opskrbi električnom energijom i potražnji je skladištenje električne energije tokom perioda visoke proizvodnje i niske potražnje, a zatim je puštanje u mrežu tokom perioda niske proizvodnje ili velike potražnje.

Ovdje raspravljamo o tome kako skladištenje električne energije može svima nama pružiti pouzdanost, ekonomsku i ekološku korist. U zavisnosti od obima svoje primene, skladištenje električne energije moglo bi da pomogne američkoj mreži da radi efikasnije, da smanji verovatnoću prekida tokom perioda najveće potražnje i omogući korišćenje više obnovljivih izvora. slika

Rastuća potražnja za skladištenjem električne energije

Od otkrića električne energije, mnogi istraživači i naučnici tragaju za efikasnim načinima skladištenja energije za upotrebu na zahtjev. U proteklih 100 godina, industrija skladištenja energije je rasla i inovirala se kao odgovor na promjenjive zahtjeve za električnom energijom i tehnološki napredak.

Danas potrošači u Sjedinjenim Državama koriste struju 24 sata dnevno. Bilo da smo budni ili spavamo, naša potreba za strujom je konstantna. Američki potrošači obično uzimaju zdravo za gotovo kako je lako dobiti energiju koja nam je potrebna za napajanje naših uređaja, uređaja, alata, mašina, vozila i svega što koristimo dan i noć.

Međutim, trenutna brza popularizacija električnih vozila, na primjer, izvršila je veći pritisak na mrežu i mora zadovoljiti veću potražnju za električnom energijom. Nadalje, tehnološki napredak i rast na tržištu obnovljive energije (npr. solarna energija, vjetar, itd.) je bio važan pokretač potražnje za skladištenjem energije s obzirom na značajan uticaj na mrežu.

Tehnologija skladištenja energije

Ključna karakteristika sektora električne energije je da je nivo električne energije koji se može proizvesti fiksiran za kratke vremenske periode. Umjesto toga, potražnja za električnom energijom varira tokom dana. Razvijanje tehnologija za skladištenje električne energije tako da je dostupna kada je potrebna predstavlja veliku promjenu u načinu distribucije električne energije.

Sistem skladištenja energije

Sistemi za skladištenje energije (ESS) su dizajnirani da upravljaju nivoima električne energije koji su potrebni za napajanje potrošača u vršnim satima kada je potražnja najveća – na kraju pomažu da se upotreba obnovljive energije lakše koristi i da se lakše ubrizgava u distributivni sistem.

ESS će također pomoći u ravnoteži mikromreže kako bi se postigla stabilna ravnoteža između proizvodnje i opterećenja. Sistem za skladištenje energije može da obezbedi regulaciju frekvencije – ključno je da se frekvencija celog sistema zadrži na 60 Hz. Ovo održava ravnotežu između mrežnog opterećenja i proizvedene snage. Osim toga, implementacija ESS-a također može osigurati pouzdanije napajanje za visokotehnološke industrijske objekte. Skladištenje energije i energetska elektronika ohrabrujuća obećavaju za transformaciju energetskog sektora.

Visokonaponska energetska elektronika

Visokonaponska energetska elektronika, kao što su prekidači, kontroleri i inverteri, kontroliše snagu brzo i precizno kako bi podržala prenos na velike udaljenosti. Ovi visokonaponski uređaji će omogućiti sistemu da radi efikasnije i brže reaguje na smetnje. Još jedan veliki izazov koji se rješava je smanjenje troškova tehnologije skladištenja energije i energetske elektronike kako bi se ubrzalo prihvaćanje na tržištu.

Program DOE za skladištenje energije

Program za skladištenje energije (ESP) koji je uspostavila Kancelarija za električnu energiju (OE) Ministarstva energetike SAD sprovodi istraživanje i razvoj različitih tehnologija skladištenja energije. Ova široka tehnološka baza uključuje baterije (konvencionalne i napredne), elektrohemijske kondenzatore, zamašnjake, energetsku elektroniku, kontrolne sisteme i softverske alate za optimizaciju i dimenzionisanje skladištenja. ESP blisko sarađuje sa industrijskim partnerima – mnogi od njegovih projekata su u velikoj meri podeljeni u troškovima.

Program za skladištenje energije (ESP) pruža komunalnim preduzećima i državnim energetskim odeljenjima priliku da sarađuju u projektovanju, nabavci, instalaciji i puštanju u rad velikih revolucionarnih instalacija za skladištenje do nekoliko megavata veličine. Takođe podržava analitičke studije tehničkih i ekonomskih performansi tehnologija skladištenja, kao i tehničke evaluacije komponenti sistema za skladištenje energije i operativnih sistema.

Poboljšano skladištenje energije može pružiti višestruke prednosti energetskoj industriji i njenim rezidencijalnim kupcima, kao i industrijskim proizvodnim kompanijama i komercijalnim preduzećima. Ove prednosti će uključivati ​​poboljšani kvalitet električne energije i pouzdanu isporuku energije kupcima – i povećanu stabilnost i pouzdanost sistema za prenos i distribuciju.

Program za skladištenje energije (ESP) podstiče komunalne kompanije da rekonstruišu postojeću opremu kako bi odložili ili eliminisali skupe nadogradnje—poboljšanje dostupnosti i povećanje tržišne vrednosti distribuirane energije. ESP pružaju komunalnim preduzećima i dobavljačima proizvodnju obnovljive energije veće vrijednosti i niže troškove kroz veći kapacitet i odlaganje plaćanja za prijenos.

ESP takođe radi na povećanju gustine skladištenja energije kroz istraživanje naprednih elektrolita za protočne baterije, razvoj niskotemperaturnih natrijumskih baterija i nanostrukturiranih elektroda sa poboljšanim elektrohemijskim performansama. U području energetske elektronike napreduje istraživanje novih visokonaponskih, jakih, visokofrekventnih i širokopojasnih materijala kao što su silicijum karbid i galijum nitrid. Pored toga, u toku su istraživanja naprednih sistema za konverziju energije koji koriste napredne magnete, visokonaponske kondenzatore, pakovanje i napredne kontrole za značajno povećanje gustine snage i performansi.

Energy Planet

Inicijativa Energy Earthshots je još jedna inicijativa američkog Ministarstva energetike za ubrzanje prodora ka bogatijim, pristupačnijim i pouzdanijim rješenjima čiste energije u roku od jedne decenije. Postizanje Inicijative Energy Earthshots pomoći će SAD da riješi najteže prepreke u rješavanju klimatske krize, rastu ekonomije čiste energije i bržem prelasku na neto nultu emisiju ugljika do 2050. godine.

DOE – Long Term Energy Storage Earthshots

Long Duration Storage Energy Earthshots (LDSEE) je postavio za cilj smanjenje troškova skladištenja energije u mreži za sisteme koji traju više od 10 sati za 90 posto u roku od jedne decenije. Skladištenje energije ima potencijal da ubrza potpunu dekarbonizaciju mreže.

Skladištenje kraćeg trajanja trenutno se instalira kako bi se podržao današnji nivo proizvodnje obnovljive energije. Kako se sve više i više obnovljive energije koristi u mreži, potrebne su dugotrajnije tehnologije skladištenja. Jeftinije i efikasnije skladištenje će učiniti izvodljivijim prikupljanje i skladištenje obnovljive čiste energije za upotrebu kada proizvodnja energije nije dostupna ili padne ispod potražnje.

Na primjer, obnovljiva energija kao što je solarna energija proizvedena tokom dana može se koristiti noću kada se potražnja povećava, ili nuklearna energija proizvedena tokom perioda niske potražnje može se koristiti kada potražnja raste. LDSS će uzeti u obzir sve vrste tehnologija – elektrohemijske, mehaničke, termičke, hemijske nosače ili bilo koju kombinaciju koja ima potencijal da ispuni ciljeve trajanja i cene potrebne za fleksibilnost mreže.

sredstva

Nekoliko kancelarija DOE sprovodi aktivnosti skladištenja energije, a predsednikov budžetski zahtev za 2022. godinu uključuje ukupno 1,16 milijardi dolara za ove aktivnosti, praćene kroz presek Velikog izazova za skladištenje energije. U očekivanju granta, DOE predviđa mogućnosti finansiranja i druge aktivnosti koje će pomoći napredovanju ka LDSS ciljevima, u skladu sa DOE-ovom mapom puta za velike izazove za skladištenje energije.

Postizanje cilja neto nulte emisije ugljika

Dugoročni ciljevi za skladištenje u zemlji (LDSS) ključni su za postizanje neto nulte emisije ugljika za mrežu do 2035. i za privredu u cjelini do 2050. Skladištenje energije može poboljšati lokalnu kontrolu elektroenergetskog sistema i stvoriti otpornost zajednica koje doživljavaju česti nestanci struje ili možda nemaju pristup mreži. Razvoj tehnologije i proizvodnje kako bi se ispunili ciljevi troškova LDSS-a također će uspostaviti novi proizvodni sektor memorijskih proizvoda u Sjedinjenim Državama.

Kako cijena solarne i vjetroelektrane brzo pada, sve veći udio varijabilne obnovljive energije postat će norma u budućnosti. Upotreba električnih vozila ubrzava napore za dekarbonizaciju transportnog sektora.

Potreba za prilagođavanjem promjenjive opskrbe energijom dok energetski sektor osigurava neprekidnu proizvodnju je ostvariv cilj. Napori da se obnovljivi izvori energije poput sunca, vjetra i drugih obnovljivih izvora integriraju u sektore krajnje upotrebe pokazali su značajan potencijal i kritičnu važnost skladištenja električne energije za postizanje duboke dekarbonizacije.

Skladištenje električne energije zasnovano na baterijama i drugim tehnologijama koje se brzo poboljšavaju omogućit će veću fleksibilnost sistema, što je ključna prednost jer udio varijabilne obnovljive energije nastavlja rasti. Skladištenje električne energije može omogućiti transportni sektor u kojem dominiraju EV, omogućiti efikasne 24-satne solarne kućne sisteme van mreže i podržati 100 posto obnovljive mikromreže.

međunarodna prognoza

U izvještaju Skladištenje električne energije i obnovljiva energija: troškovi i tržišta, Međunarodna agencija za obnovljivu energiju (IRENA) analizira trenutne troškove i performanse niza tehnologija za skladištenje električne energije u stacionarnim aplikacijama, kao i njihov potencijal za smanjenje troškova i poboljšanje performansi kroz 2030 do 2030."

U izvještaju je zaključeno da bi se ukupni kapacitet skladištenja električne energije mogao utrostručiti u smislu energije do 2030. Uz brzo usvajanje obnovljivih izvora energije, ovo bi trebalo biti dovoljno da se udvostruči udio obnovljivih izvora u globalnom energetskom miksu za manje od 15 godina. Skladištenje baterije bi moglo porasti 17-putasto, a cijena tehnologije za skladištenje baterije mogla bi pasti za čak 66 posto.

Ovo istraživanje pokazuje da sistemi za skladištenje baterija imaju ogroman potencijal za implementaciju i smanjenje troškova. Ukupni instalirani troškovi mogli bi pasti za 50 do 60 posto do 2030. godine, a troškovi baterija padaju još više. Sve ovo je vođeno optimizacijom proizvodnih pogona, kao i boljom kompozicijom i smanjenom upotrebom materijala.

Tehnologija sistema za skladištenje energije

Sistemi za skladištenje energije (ESS) nude širok spektar tehnoloških pristupa upravljanju našim snabdevanjem električnom energijom kako bi se stvorila otpornija energetska infrastruktura i uštedeli troškovi za komunalije i potrošače. U nastavku se razmatraju različiti pristupi koji se trenutno koriste širom svijeta.