Kā darbojas enerģijas krātuve sistēmas

Galvenās daļas enerģijas krātuveju Krātuves sistēmām

Enerģijas krātuveju līdzekļi: no akumulatoriem līdz termiskajiem rezervoāriem

Enerģijas uzglabāšana ir daudzveidīga, katra no tām ir piemērota dažādiem mērķiem un sniedz unikālus ieguvumus. Akumulators ir visplašākā izvēle, tas aptver visu no vienkāršiem svina skābes blokiem līdz progresīviem litijajons komplektiem un specializētām plūsmas akumulatoru sistēmām. Svina skābe joprojām ir populāra ārkārtas gadījumā, jo tā darbojas uzticami, neizslēdzot banku. Litijjons tehnoloģija ļoti attīstījās, kad ierīcēm vajadzēja vairāk enerģijas, kas tika ievietotas mazākos telpā, kas izskaidro, kāpēc mūsdienās tās redzam visur, no zvanītājtelefonu līdz elektromobīļiem. Vēl ir plūsmas baterijas, kas patiešām izspīd, kad tās saskaras ar milzīgu uzglabāšanas prasību, pateicoties tam, cik viegli tās ir skalabilīgas un iztur neskaitāmas uzlādes ciklus, nemainot daudz jaudu laika gaitā.

Papildus parastiem akumulatoru uzglabāšanas risinājumiem, arī termiskajiem rezervuāriem, piemēram, šķeltās sāls tvertnēm un ledus uzglabāšanas vienībām, ir svarīga loma enerģētikas līdzsvaru uzturēšanā dažādās sistēmās. Piemēram, izšķīdinātā sāli, ko bieži sastopamas lielās koncentrētās saules enerģijas iekārtās, kur sāli izšķīdinās līdz simtiem Celsija grādu temperatūrai un saglabā siltumu, līdz atkal būs nepieciešams ražot elektrību, pat debesīs vai naktī, kad saule nešķiet. Vēl ir ledus uzglabāšanas tehnoloģija, ko daudzi uzņēmumi mūsdienās uzstādījuši savu ēku telpās. Šīs sistēmas ūdens sasaldē par milzīgu blokus, kad elektrības tarifi ir zemie, un vēlāk to izšķīdina, lai nodrošinātu gaisa kondicionēšanu karstā pēcpusdienā, kad visi pārējie maksā par aukstumu.

Izvēloties piemērotu enerģijas uzglabāšanas materiālu, jāņem vērā: pIEKTAIS prasības, efektivitātes rādītāji un izmaksas. Optimālais risinājums bieži vien ietver dažādu uzglabāšanas tehnoloģiju kombināciju, lai palielinātu efektivitāti un uzticamību.

Enerģijas pārvērtēšanas sistēmas: inverteri un kontrolieri

Enerģijas uzglabāšanas sistēmas patiešām ir atkarīgas no enerģijas pārveidošanas tehnoloģijas, lai pārvaldītu, kā elektrība pārvietojas no vietas, kur tā ir uzglabāta, līdz vienai no vietām, kur cilvēki to faktiski izmanto. Inverteris šajā ziņā spēlē lielu lomu, jo tas ņem uzkrāto nepārtrauktu strāvu (DC) un pārveido to par maiņstrāvu (AC), kas darbojas ar mūsu parasto elektrisko tīklu un mājsaimniecības ierīcēm. Apskatot dažādus invertoru veidus, mēs konstatējam, ka strāvas invertoris labi darbojas mājokļos un mazākās iekārtās. No otras puses, centralizētie mainītāji parasti ir labāk piemēroti lielākiem projektiem, piemēram, masīvajiem saules enerģētikas parkiem vai rūpnieciskām iekārtām, kurām vienlaicīgi jākonvertē milzīgs daudzums enerģijas.

Ja to apvieno ar invertoru, uzlabojumi, kas saistīti ar pārveidotājiem, patiešām uzlabo sistēmu darbību, saglabā uzticamību un efektivitāti. Šie kontrolori galvenokārt nodrošina, ka viss ir pareizi sinhronizēts ar tīkla savienojumu, kas ir ļoti svarīgi, lai lietotāji varētu darboties bez traucējumiem. Tās regulē enerģijas plūsmu gandrīz nepārtraukti, tāpēc jebkura elektrība, kas tiek radīta, patiesībā atbilst tam, kas nepieciešams jebkurā brīdī. Tas nozīmē, ka kopumā tiek tērēta mazāk enerģijas, kas ilgtermiņā ietaupīs naudu tiem, kas šo sistēmu izmanto.

Nozīme elektroenerģijas pārvērtēšanas sistēmām vēl vairāk pieaug, ņemot vērā pieaugošo nepieciešamību pēc tīkla integrācijas. Ar atjaunojamo enerģiju, piemēram, saules un vēja enerģiju, kas kļūst par pamatnieku, efektīvas sinhronizācijas mehānismi ir būtiski, lai nodrošinātu nejaušu enerģijas piegādi.

Bateriju pārvaldības sistēmas (BMS) efektivitātei

Bateriju pārvaldības sistēmas (BMS) ir neatņemamas daļas no efektīvām bateriju glabāšanas risinājumu darbības un ilgtspējas. Tās galvenās funkcijas ietver bateriju stāvokļa uzraudzību un pārvaldību, sniedzot iespēju veikt krājuma līdzsvarošanu un uzturēt optimālas temperatūras apstākļus. Šīs funkcijas palīdz novērst bateriju degradāciju un stiprināt tās dienestu ilgumu.

Mūsdienu BMS tehnoloģijas iekļauj prognozējošos analītikas metodes, lai uzlabotu darbības efektivitāti, ļaujot veikt preventīvus pasākumus sistēmas veselības optimizācijai. Turklāt BMS ir būtiskas drošības nodrošināšanai un noteikumu ievērošanai, jo tās var noteikt anomalijas, piemēram, pārāk augstu temperatūru vai sprieguma svārstības, novēršot iespējamus briesmolus.

Drošība ir galvenais aspekts BMS, jo enerģijas krātuve sistēmu nepareiza izmantošana var izraisīt lielas briesmas. Ar attīstotajām tehnoloģijām BMS sistēmas neustieti uzlabojas, piedāvājot labākas prognozēšanas iespējas un drosmīgu regulatīvo pievienojumu, kas tos padara neaizstājami, nodrošinot drošu enerģijas krātuve sistēmu izvietošanu.

Enerģijas krātuve sistēmu veidi un to mehānismi

Pumpēto hidrokrātuvēšanu: grāvitates motivēta enerģija

Pumpēta ūdensapgāde, vai arī PHS, ir viena no galvenajām vielām, ar ko var uzkrāt lielu daudzumu enerģijas. Pamatojoties uz šo principu, ūdens tiek pārnests uz augšu, kad ir pārpalikums enerģijas, un tad tas tiek atstāts, lai tas plūst atpakaļ pa turbīnām, lai radītu elektrību, kad vien pieprasījums palielinās. Visapkārt pasaulē šīs sistēmas veido aptuveni 95% no visas uzkrātās enerģijas, taču tās parasti labāk darbojas, ja ģeogrāfija ļauj dabiskas augstuma atšķirības starp rezervuāriem. Tomēr noteikti ir šķēršļi. Ir grūti atrast piemērotas vietas, jo ne visos reģionos ir kalni vai kalni. Turklāt, būvējot jaunas iekārtas, bieži rodas vides problēmas, kas saistītas ar zemes izmantošanas pārmaiņām un iespējamiem traucējumiem vietējām ekosistēmas. Šie jautājumi nozīmē, ka plānojumiem ir rūpīgi jāapdomā vietas izvēle un jāīsteno pienācīgi aizsardzības pasākumi visā projektā.

Līteja-Ionu baterijas: Elektrokimiskās saglabāšanas sistēmas

Litija jonu baterijas ir gandrīz visur, kad runa ir par enerģijas uzglabāšanu, pateicoties to, cik labi tās darbojas ķīmiski. Tas, kas notiek to iekšpusē, ir tas, ka tās pārceļas caur iekraušanas un izkraušanas procesu, kas ļauj tām iesaiņot diezgan daudz enerģijas mazajos telpumos. Lai gan vēl ir daudz darbu, kas nepieciešams, lai pārstrādātu vecus un nodrošinātu, ka tie ir ilgtermiņā ilgtspējīgi, cilvēki visās vietās no mājas garažām līdz lielajām rūpnīcām ir sākuši tos izmantot daudz. Mēs esam redzējuši daudzus reālos piemērus, kad cilvēki instalē šīs baterijas mājās vai uzņēmumi tās izmanto savā darbībā, pierādot, cik daudzveidīgas tās var būt neatkarīgi no tā, kur tās tiek izmantotas.

Termiskās enerģijas glabāšana: šķidensāls un fāzes pāreju materiāli

Termisko enerģiju uzglabāšana caur šķeltām sāļiem un fāzes maiņas materiāliem (PCM) ir interesants veids, kā uzņemt un saglabāt siltuma enerģiju. Piemēram, koncentrētās saules enerģijas elektrostacijas ir ļoti atkarīgas no šķeltās sāls uzglabāšanas, jo tā ļoti labi saglabā siltumu. Ja ir runa par ēkām, PCM integrēšana sienos vai grīdas segumos varētu palīdzēt pārvarēt enerģijas patēriņu visā dienā, ļaujot ēkām pārvietot savu enerģijas slodzi piekrituma stundās. Taču ir arī problēmas. Termiski zaudējumi rodas, kad uzkrātā enerģija nav pilnībā ieslēgta, un materiāli pēc atkārtotiem karsēšanas cikliem parasti sadalās. Izmeklēšanas speciālisti vairākās nozarēs turpina strādāt pie risinājumiem, lai šīs sistēmas būtu uzticamākas un rentablākas praktiskajās lietojumos.

Momenta impulsu sistēmas: kinetiskā enerģija kustībā

Flywheels ir diezgan foršs veids, kā saglabāt enerģiju, izmantojot kustību, nevis ķīmiskās reakcijas. Pamatojoša ideja ir diezgan vienkārša: ļoti ātri apgrieziet smago riteņu, lai iegūtu enerģiju, un tad pamalot to, kad mums vajag atpakaļ enerģiju. Tas, kas liek vilcienu velosipēdu izpausties, ir tas, cik ātri tas spēj reaģēt, salīdzinot ar baterijām vai citām metodēm, un tas, ka, ja nepieciešams, tas rada milzīgu enerģijas izplūdi. Tomēr vēl ir jāstrādā, pirms šīs sistēmas kļūst par pamatstrāvu. Vispirms, ražotnes izmaksas joprojām ir diezgan augstas, jo ir nepieciešami speciāli materiāli, kas paredzēti šiem rotoriem. Turklāt uzņēmumiem ir jākonkurē ar zināmiem dalībniekiem, piemēram, litija jonu baterijām, kas šobrīd dominē vairumu tirgu. Ja ražotāji vēlas, lai vilcieni iegūtu popularitāti, viņiem būs jāinvesto daudz pētniecībā, vienlaikus meklējot gudrus veidus, kā samazināt ražošanas izdevumus. Daži eksperti uzskata, ka nākamajā desmitgadē mēs varētu redzēt nozīmīgus panākumus, jo pieprasījums pēc alternatīviem uzglabāšanas risinājumiem turpina augt dažādās nozarēs, sākot no tīkla pārvaldības līdz elektromobīļiem.

Enerģijas absorbēšana zemās pieprasījuma periodos

Enerģijas uzglabāšanai ir liela loma, kad pieprasījums samazinās, un tad tiek piesaistīta papildu enerģija, kas palīdz uzturēt elektrības tīklu stabilu un ļauj izmantot vairāk atjaunojamo energoresursu. Kad saules enerģijas paneļi vai vēja turbīnas ražo vairāk elektroenerģijas nekā nepieciešams, šie uzglabāšanas risinājumi ieņem vietu, lai neviena no šīs enerģijas nebūtu izšķērdēta. Viņi to glabā, līdz cilvēkiem to vajadzēs vēlāk. Tā, kā tas darbojas, kļūst skaidrs, skatīdamies uz faktiskajām implementācijām. Piemēram, saulē - gaišās sauleigās dienās elektrība bieži vien tiek iegūta daudz vairāk nekā mājsaimniecībās patērē. Uzglabāšanas sistēmas izņem pārpalikumu un glabā naktī vai debesīs, kad produkcija ir mazāka. Šāds buferis ir ļoti svarīgi tīkliem, kur sistēmā tiek ievadīta daudz atjaunojamo energoresursu. Ja nebūtu pienācīgu uzglabāšanas iespēju, šiem tīkliem būtu grūti saglabāt nepārtrauktu enerģijas piegādi, mainot laika apstākļus un dažos dienas laikos.

Atjaunošanas protokoli tīkla stabilitātei

Enerģijas uzglabāšanas sistēmas balstās uz izplūdes protokoliem, lai saglabātu tīkla stabilitāti, ja enerģijas vajadzība pieaug un samazinās. Šie protokoli ļauj sistēmām ātri reaģēt uz pieprasījuma izmaiņām, kas palīdz uzturēt stabilu enerģijas piegādi, vienlaikus spēlējot lomu maksimālās slodzes vadībā un frekvenču līmeņu uzturēšanā pieņemamajos diapazonos. Reālā pasaulē veiktie testi ir pierādījuši, ka šīs tehnoloģijas praksē darbojas labi. Piemēram, bateriju uzglabāšanas iekārtas visā Kalifornijā ir veiksmīgi īstenojušas līdzīgus protokolus, kad notiek elektrības zudums. Regulatoru organizācijām arī ir vajadzīgas skaidras pamatnostādnes, lai šie protokoli varētu pareizi funkcionēt, neskarot mūsu elektroenerģijas tīklu vispārējo uzticamību. Tā kā mēs integrējam vairāk vēja un saules enerģijas mūsu tīklos, šādas gudras izplūdes stratēģijas kļūst arvien svarīgākas, lai saglabātu līdzsvaru starp ražošanu un patēriņu.

Efektivitātes zaudējumi un siltuma pārvaldība

Enerģijas uzglabāšanas sistēmas neizbēgami zaudē daļu efektivitāti piespiedu un izplūdes ciklu laikā, bet šo zudumu izpratne ir ļoti svarīga ikvienam, kas ar tām strādā. Viena liela problēma rodas, kad tiek pārvaldīta siltums - ja tiek uzkrāta pārāk daudz siltuma, tas tikai samazina sistēmas efektivitāti. Labāki termiskās vadības risinājumi patiešām palīdz, ļaujot sistēmām atbrīvoties no pārmērīgas karstuma pirms tas rada problēmas. Jaunas materiālas un gudrākas konstrukcijas ir arī veicinājušas atšķirību, īpaši tās, kas paredzētas temperatūras samazināšanai un elektroenerģijas labāku plūsmu nodrošināšanai caur sastāvdaļām. Izskatot faktiskos skaitļus, redzams diezgan liels atšķirības, cik daudz enerģijas tiek zaudēta starp dažādām uzglabāšanas tehnoloģijām. Šis atšķirības raksturojums liecina, kāpēc pastāvīgi pētījumi joprojām ir tik svarīgi, ja mēs vēlamies turpināt uzlabot šo sistēmu spējas, vienlaikus mazliet mazāk izšķērdējot enerģiju.

Tīkla integrācija un reālas lietojumprogrammas

Atjaunojamās enerģijas starpību līdzsvarošana

Enerģijas uzglabāšanas sistēmas ir ļoti svarīgas, lai risinātu atjaunojamās enerģijas nepredzīvojamu situāciju. Kad ir pārāk daudz saules vai vēja, šīs sistēmas uzkrā papildu enerģiju, lai mums būtu elektroenerģijas, pat debesīs vai kad vējs nokļūst. Piemēram, Kalifornijā, kur viņi ir sākuši pieslēgt lielās baterijas saules enerģētikas farmiem visā valstī. Šis uztaisījums palīdz saglabāt enerģijas plūsmu nemainīgi bez visiem augšup un lejā. Saskaņā ar dažiem datiem no ASV Enerģētikas informācijas pārvaldes, labāka tīkla uzticamība nozīmē mazāk slāņa apkures pārtraukumiem kopumā. Tomēr, lai šie uzglabāšanas risinājumi pareizi strādātu ar mūsu pašreizējo tīklu, nav viegli. Ir problēmas, lai nodrošinātu, ka viss darbojas kopā, un vai tas šobrīd finansiāli ir saprātīgi lielākā daļā kopienu.

Augstuma samazināšana liellopu apjoma pieprasījuma pārvaldībai

Komercsabiedrības lielā mērā ir atkarīgas no maksimālā enerģijas patēriņa, lai uzturētu enerģijas pieprasījumu kontrolē, kad tīkls kļūst stresa stāvoklī. Tas nozīmē, ka tie ir ļoti aizņemti, tāpēc ir jāmaina elektroenerģijas patēriņš, izmantojot uzkrāto enerģiju. Šajā nolūkā ir daudz dažādu tehnoloģisko risinājumu, bet enerģētikas uzglabāšanas sistēmas izšķiro kā īpaši noderīgi instrumenti. Daži reālie rezultāti liecina, ka uzņēmumi, īstenojot labas maksimālās izšķirošanas stratēģijas, ietaupīja naudu un veicināja vieglāk darbošanos, galvenokārt pateicoties šīm uzglabāšanas sistēmām. Uzskatot uz nākotni, mēs redzam jaunus notikumus, piemēram, labāku prognozes programmatūru un AI, kas var palīdzēt pārvaldīt pieprasījumu mērogā. Šiem sasniegumiem būtu jānotiek rokām rokās ar pašreizējiem pametno tīklu projektiem visā valstī.

Mikrorežģeļi un nekavējamas palīdzības risinājumi

Mikro tīkls ir mazskalas enerģijas sistēma, kas var darboties pati vai savienoties ar lielāku tīklu, un šie uzstādījumi patiešām palīdz padarīt kopienas izturīgāku pret enerģijas problēmām. Kad rodas pārtraukums, baterijas, kas ir uzglabātas mikrovēres iekšpusē, nekavējoties darbojas, lai uzturētu nepieciešamos pakalpojumus. Piemēram, kas notika dažās Ņujorkas vietās pēc tam, kad storms ilgus dienas pārtrauca elektrību. Zonas, kurās bija labi uzstādītas mikro tīkls, uzturēja elektrību, bet citas sēdēja tumsā. Tomēr šo sistēmu uzstādīšana nav vienlīdzīga. Miestām ir vajadzīgas atšķirīgas pieejas salīdzinājumā ar lauku teritorijām, un arī ir svarīgi saprast, kur iekļūst saules enerģijas paneļi vai vēja turbīnas. Lai panāktu pareizu līdzsvaru starp atrašanās vietas specifikāciju un pieejamām resursām, ir jānosaka, vai mikrovēres patiešām veiks labi, kad tas ir visvairāk svarīgi.