Energijos saugojimo sistemos

Pagrindiniai energijos elementai Saugojimo sistemoms

Energijos saugyklos: Nuo akumuliatorių iki termodinaminės saugyklų

Energijos saugojimas yra įvairia, kiekvienas tinka skirtingiems tikslams ir suteikia unikalias naudos. Akumuliatoriai yra labiausiai paplitusi galimybė, apimanti viską nuo paprastų švino rūgšties įrenginių iki pažangių ličio jonų rinkinių ir specializuotų srauto baterijų sistemų. Lydžio rūgštis vis dar populiari atsarginėms atsargoms, nes ji veikia patikimai, nesunaikinant pinigų. Ličio jonų technologija labai sparčiai iškrito, kai įrenginiams reikėjo daugiau energijos, uždaryta mažesnėse erdvėse, todėl šiandien juos matome visur, nuo išmanųjų telefonų iki elektromobilių. Tada yra srauto baterijos, kurios tikrai spinduliuoja, kai susiduria su dideliais saugojimo reikalavimais, nes lengvai didėja ir gali išlaikyti daugybę įkrovimo ciklų, nesukeldamos daug talpos.

Be įprastų baterijų saugojimo sprendimų, šiluminiai rezervuarai, tokie kaip ištirpusios druskos baksai ir ledo saugojimo įrenginiai, taip pat atlieka svarbų vaidmenį išlaikant energijos pusiausvyrą įvairiose sistemose. Pavyzdžiui, ištirpinta druska, kuri dažniausiai randama dideliuose koncentruotuose saulės energijos įrenginiuose, kur druska suliejama iki šimtų laipsnių Celsijaus ir šita šiluma saugoma, kol vėl reikia gaminti elektrą, net debesingais dienomis ar naktį, kai saulė nešviečia. Tada yra ledų saugojimo technologija, kurią daugelis įmonių įdiegia į savo pastatus šiomis dienomis. Šios sistemos iš esmės užšaldoma vandenį į didžiulius blokus, kai elektros tarifas yra mažas, o vėliau ištirpsta, kad būtų galima įrengti oro kondicioneriją karštomis popietėmis, kai visi kiti moka didesnę kainą už aušinimą.

Renkantis tinkamą energijos saugojimo priemonę, reikia atsižvelgti į tai, kad pROGRAMA reikalavimai, efektyvumo rodikliai ir išlaidos. Optimaliam sprendimui dažnai reikia derinti skirtingas saugojimo technologijas, kad būtų galima padidinti efektyvumą ir patikimumą.

Energijos konversijos sistemos: inverteriai ir reguliatoriai

Energijos saugojimo sistemos iš tikrųjų priklauso nuo energijos konversijos technologijų, kad valdytų, kaip elektros energija juda tarp vietos, kur ji saugoma, ir vietos, kur žmonės iš tikrųjų ją naudoja. Inverteriai čia vaidina svarbų vaidmenį, nes jie paima tą saugomą nuolatinės srovės (DC) energiją ir paverčia ją kintamosios srovės (AC) energija, kuri veikia su mūsų įprastais elektros tinklais ir buitiniais prietaisais. Kai mes pažvelgiame į skirtingus kintamuosius, mes randame, kad virvės kintamučiai gana gerai veikia namams ir mažesnėms įrenginiams. Kita vertus, centriniai invertoriams labiau tinka didesni projektai, tokie kaip dideli saulės energijos parkai ar pramoninės įmonės, kurioms reikia vienu metu konvertėti didžiulius energijos kiekius.

Kai juose yra invertorių, pažangios valdiklės išties pagerina sistemų veikimą, išlieka patikimos ir veikia efektyviai. Šie valdikliai iš esmės užtikrina, kad viskas būtų tinkamai sinchronizuota su tinklu, tai labai svarbu, kad viskas veiktų sklandžiai be kliūčių. Jie valdo energijos srautą beveik nuolat, todėl bet kokia elektros energija, kuri yra generuojama, iš tikrųjų atitinka tai, kas reikalinga bet kuriuo metu. Tai reiškia, kad bendrai mažiau energijos švaistoma, o tai ilgainiui sutaupys pinigų tiems, kurie naudoja šias sistemas.

Svarbu, kad galios konversijos sistemos tampa dar labiau aktyvios dėl didėjančios jų integracijos į elektros tinklą. Su atsinaujinančiųjų energijos šaltinių, pvz., saulės ir vėjo, patekimu į pagrindus, veiksmingi sinchronizavimo mechanizmai yra būtini, kad užtikrinti nuolatinę energijos tiekimą.

Baterijų valdymo sistemos (BMS) efektyvumui

Baterijų valdymo sistemos (BMS) yra svarbios baterijų saugyklos sprendimų veiksmingam veikimui ir ilgai trukdančiai naudojamumui. Jų pagrindinės funkcijos apima baterijų būsenos stebėjimą ir valdymą, krūvinio balansavimą bei optimalias temperatūras užtikrinančias sąlygas. Šios funkcijos padeda išvengti baterijų degeneracijos ir prasilti jų eksploatacijos laiką.

Šiuolaikinės BMS technologijos įtraukia prognozinį analizę, kad pagerinti našumą ir leistų imtis ankstyvių veiksmų sistemų sveikatos optimizavimui. Be to, BMS yra esminiai saugumo užtikrinimui ir sutelkiant dėmesį į reguliavimus, nes jie gali aptikti neatitikmenis, tokiais kaip pernelyg aukštus temperatūros arba įtampos svyravimai, prevencijuodami galimus pavojus.

Saugumas yra pagrindinis BMS aspektas, nes energijos saugyklos tvarkymo klaidos gali sukelti didelius rizikas. Kartu su technologiniu pažangumu, BMS sistemos visada tobulėja, siūlydamos geresnius prognozavimo galimybes ir stiprią reguliavimo laikymosi, dėl kurių jos tampa neatsiejamos energijos saugyklos saugiam išvestiniam diegimui.

Energijos saugyklos tipai ir jų mechanizmai

Šluoto hidroenergija: gravitacinis energijos sukeldymas

Sūdomasis hidroatminimas (angl. pumped hydro storage, arba trumpai PHS) - vienas iš pagrindinių didelių energijos kiekių saugojimo būdų. Pagrindinė idėja yra perkelti vandenį į kalną, kai yra perteklinės energijos, tada leisti jam tekėti atgal per turbinas, kad būtų gaminama elektra, kai paklausa didėja. Visame pasaulyje šiose sistemose yra apie 95 proc. visos saugomos energijos, nors jos geriausiai veikia ten, kur geografinė padėtis leidžia natūraliai skirtis aukštyje tarp rezervuarų. Tačiau yra ir kliūčių. Tačiau rasti tinkamas vietas vis dar sunku, nes ne visose vietovėse yra kalnų ar kalnų. Be to, naujų įrenginių statyba dažnai kelia aplinkosaugos susirūpinimą dėl žemės naudojimo pokyčių ir galimų vietos ekosistemų sutrikimų. Šie klausimai reiškia, kad planuotojai turi atidžiai apsvarstyti vietos pasirinkimą ir įgyvendinti tinkamas apsaugos priemones per visą statybos procesą.

Litio jonų baterijos: elektrocheminis saugyklos

Šiuo metu ličio jonų baterijos yra beveik visur, kai kalbama apie energijos saugojimą, dėl to, kaip gerai jos veikia cheminiu požiūriu. Iš esmės, kas vyksta jų viduje, yra tai, kad jie eina per įkrovimo ir iškrovimo procesus, kurie leidžia jiems užpildyti nemažai energijos į mažas erdves. Nors dar reikia daug darbo, kad atkurtų senus ir užtikrintų, kad jie būtų tvarūs ilgainiui, žmonės visose vietose nuo namų garažų iki didelių gamyklų pradėjo juos naudoti daug. Mes matėme daugybę pavyzdžių iš tikro pasaulio, kai žmonės montuoja šias baterijas namuose arba įmonės jas įtraukia į savo veiklą, įrodant, kaip daugiafunkčios jos gali būti, nesvarbu, kur jos bus naudojamos.

Šilumos energijos saugojimas: skysti drabužiai ir fazės pakeitimo medžiagos

Terminės energijos saugojimas iš lydinių druskų ir fazės keitimo medžiagų (PCM) yra įdomus būdas užfiksuoti ir išlaikyti šilumos energiją. Pavyzdžiui, saulės energijos centralai labai priklauso nuo ištirpusios druskos, nes ji puikiai išlaiko šilumą. Kai kalbama apie pastatus, PCM integravimas į sienas ar grindis galėtų padėti valdyti energijos suvartojimą visą dieną, o tai leis pastatams per viršūnę perkelti savo energijos apkrovą. Tačiau yra ir problemų. Terminiai nuostoliai atsiranda, kai saugoma energija nėra visiškai užfiksuota, o medžiagos turi tendenciją suskaidyti po pakartotinio šildymo ciklų. Daugelyje pramonės šakų mokslininkai toliau dirba, siekdami rasti sprendimų, kurie padėtų šias sistemas padaryti patikimesnes ir ekonomiškesnes praktiniuose taikymuose.

Kaitinės sistemos: kinetinė energija veiklose

"Flywheels" yra gana puikus būdas kaupti energiją, naudodami judėjimą, o ne chemines reakcijas. Pagrindinė idėja yra paprasta: labai greitai sukite sunkią ratą, kad surinktumėte energiją, o tada ją sulėtinkite, kai mums reikia energijos. Išskirtumas tarp skraidančių ratų yra tai, kad jie gali greitai reaguoti, palyginti su baterijomis ar kitais metodais, ir, kai reikia, jie gali suteikti įspūdingą energijos kiekį. Tačiau dar reikia daug dirbti, kol šios sistemos taps pagrindinės. Pirmiausia, dėl specialių medžiagų, reikalingų šiems sukimosi rotorams, gamybos išlaidos tebėra gana didelės. Be to, įmonės turi konkuruoti su įkūrusiais žaidėjais, tokiais kaip ličio jonų baterijos, kurios šiuo metu dominuoja daugumoje rinkų. Jei gamintojai nori, kad skraidytuvai taptų populiarūs, jie turės daug investuoti į mokslinius tyrimus ir ieškoti protingų būdų sumažinti gamybos išlaidas. Kai kurie ekspertai mano, kad per ateinančius dešimtmetį galime pamatyti didelių pažangų, nes alternatyvių saugojimo sprendimų paklausa toliau auga visose pramonės šakose nuo tinklo valdymo iki elektrinių transporto priemonių.

Energijos absorbcija mažo paklauso laikotarpiu

Energijos saugojimas atlieka didelę vaidmenį, kai paklausa mažėja, kad būtų galima surinkti papildomą energiją, o tai padeda išlaikyti elektros tinklą stabilų ir atkurti daugiau atsinaujinančių išteklių. Kai saulės energijos panelai ar vėjo jėgainės gamina daugiau elektros nei reikia, šie saugojimo sprendimai įsikiša, kad nė viena energija nebūtų švaistyta. Jie ją saugo, kol žmonėms prireiks vėliau. Tai tampa aišku, kai žiūrime į faktinius įgyvendinimus. Pavyzdžiui, saulės energija - ryškomis saulėtomis dienomis dažnai gaunama daug daugiau elektros, nei namų ūkiai sunaudoja. Saugojimo sistemos užima tą perteklių ir saugo naktį arba debesingais dienomis, kai produkcija sumažėja. Toks buferis yra labai svarbus tinklams, kuriuose į sistemą patenka daug atsinaujinančios energijos. Be tinkamų saugojimo galimybių, tie tinklai sunkiai išlaikytų pastovią elektros tiekimą besikeičiančiose oro sąlygose ir skirtinguose dienos laiku.

Iškrovos protokolai tinklo stabilumui

Energijos saugojimo sistemos remiasi išleidimo protokolais, kad tinklas būtų stabilus, kai energijos poreikis didėja ir mažėja. Šie protokolai leidžia sistemoms greitai reaguoti į paklausos pokyčius, o tai padeda išlaikyti pastovią maitinimo energiją, tuo pačiu vaidina vaidmenį valdant didžiausią apkrovą ir išlaikant dažnių lygius priimtiname intervale. Tikrųjų technologijų bandymai parodė, kad šios technologijos praktikoje veikia gerai. Pavyzdžiui, baterijų saugyklos visoje Kalifornijoje sėkmingai įgyvendino panašius protokolus, kai vyksta elektros spragos. Reguliuojamosioms institucijoms taip pat reikia aiškių gairių, kad šie protokolai galėtų tinkamai veikti, nepažeisdami mūsų elektros tinklo patikimumo. Kai į mūsų tinklus integruojame daugiau vėjo ir saulės energijos, tokių protingų iškrovimo strategijų naudojimas tampa vis svarbesnis, kad būtų išlaikyta pusiausvyra tarp gamybos ir vartojimo.

Efektyvumo nuostoliai ir šilumos valdymas

Energijos kaupimo sistemos neišvengiamai praranda tam tikrą efektyvumą įkrovimo ir iškrovimo cikluose, tačiau šių nuostolių supratimas yra labai svarbus visiems, kurie su jomis dirba. Viena didelė problema kyla dėl šilumos valdymo - kai susikaupia per daug šilumos, tai tiesiog sumažina visos sistemos efektyvumą. Geresni šilumos valdymo sprendimai tikrai padeda, leidžiant sistemoms atsikratyti perteklinės šilumos, kol ji nesukelia problemų. Naujos medžiagos ir protingesni projektai taip pat padarė skirtumą, ypač tie, kurie yra skirti sumažinti temperatūrą ir užtikrinti, kad elektros energija geriau tektų per komponentus. Iš tikrųjų skaičiai rodo gana didelius energijos praradimo skirtumus tarp įvairių saugojimo technologijų. Šis skirtumas rodo, kodėl toliau tyrinėti yra taip svarbu, jei norime tobulinti šių sistemų galimybes ir tuo pačiu metu sunaudoti mažiau energijos.

Tinklo integracija ir praktiniai taikymai

Derinimas tarp atsinaujinančių energijos šaltinių neatsitiktinumo

Energijos kaupimo sistemos yra labai svarbios, kad būtų galima spręsti, kokia nenuspėjama gali būti atsinaujinančioji energija. Kai saulės ar vėjo yra per daug, šios sistemos kaupia papildomą energiją, kad mes vis dar turėtume elektros net debesingais dienomis ar kai vėjas nusilpnėja. Pavyzdžiui, Kalifornijoje, kur jie pradėjo jungti didelę bateriją prie saulės energijos farmų visoje valstijoje. Ši sistema padeda išlaikyti nuolatinį elektros srautą be visų pakitimų. Remiantis kai kuriais JAV energetikos informacijos administracijos duomenimis, geresnis tinklo patikimumas reiškia mažesnį apšvietimą. Vis dėlto, gauti šiuos saugojimo sprendimus, kurie tinkamai veikia su dabartiniu tinklu, nėra lengva. Yra problemų, ar viskas veikia sklandžiai ir ar tai iš tikrųjų yra finansinė prasmė daugumai bendruomenių dabar.

Pakrovimo lygiavimas naudojant elektros tinklo apimties valdymą

Komercinės įmonės labai remiasi didžiausiu energijos vartojimo laiku, kad išlaikytų energijos paklausą kontroliuojant, kai tinklas tampa stresas. Iš esmės tai reiškia, kad per tuos labai užimtus laikus sumažintume elektros energijos suvartojimą, naudodamiesi saugoma energija. Šiuo tikslu yra daug įvairių technologinių sprendimų, tačiau ypač naudingos yra energijos kaupimo sistemos. Kai kurie realaus pasaulio rezultatai rodo, kad įmonės sutaupė pinigų ir veikė sklandžiau, įgyvendindamos gerą strategiją, daugiausia dėl šių saugojimo sistemų. Žvelgiant į ateitį, matome naujų pokyčių, tokių kaip geresnė prognozavimo programinė įranga ir DI, kuri gali padėti valdyti paklausą mastu. Ši pažanga turėtų veikti kartu su visose šalyje vykdomomis pažangių tinklų programomis.

Mikrotinklai ir nuolatinis gręžtis atsarginėmis sprendimų

Mikro tinklas yra mažos apimties energetinė sistema, kuri gali veikti savaime arba prisijungti prie didesnio elektros tinklo, ir šie įrengimai tikrai padeda bendruomenėms atspariauti elektros problemoms. Kai yra sutrikimas, akumuliatoriai, saugomi mikrovesiliuose, iš karto veikia, kad išlaikytų esmines paslaugas. Paimkime, kas nutiko Niujorko vietovėse, kai audros išjungė elektros tiekimą. Vienos vietovės, kuriose buvo gerai įrengti mikrovaliniai tinklai, išlaikė elektros energiją, o kitos buvo užtvindytos. Tačiau tokių sistemų sukūrimas nėra vienodas. Miestoms reikia kitokių metodų nei kaimo vietovėms, taip pat svarbu išsiaiškinti, kur saulės energijos panelai ar vėjo jėgainės tinka. Tinkamas balanso nustatymas tarp vietos specifikacijos ir turimų išteklių lemia, ar mikrovesijos veikimas bus geras tuo metu, kai tai yra svarbiausia.