Савремени уређаји за складиштење енергије, најчешћи типови складиштења енергије

Уређаји за складиштење енергије су системи који складиште енергију у различитим облицима, као што су електрохемијска, кинетичка, потенцијална, електромагнетна, хемијска и термална, користећи на пример горивне ћелије, батерије, кондензаторе, замајце, компримовани ваздух, хидрауличне акумулаторе, супермагнете, водоник итд. .

Уређаји за складиштење енергије су важан ресурс и често се користе за обезбеђивање непрекидног напајања или за подршку електроенергетском систему током периода веома краткорочне нестабилности.Они такође играју важну улогу у самосталним системима обновљиве енергије.

Главни критеријуми за уређаје за складиштење енергије који су потребни за одређену примену су:

• количина енергије у смислу специфичне енергије (у Вх · кг -1) и густине енергије (у Вх · кг -1 или Вх · л -1);
• електрична енергија, тј. потребно електрично оптерећење;
• запремина и маса;
• поузданост;
• издржљивост;
• безбедност;
• Цена;
• рециклабилно;
• утицај на животну средину.

Приликом избора уређаја за складиштење енергије треба узети у обзир следеће карактеристике:

• специфична снага;
• капацитет складиштења;
• специфична енергија;
• Време реакције;
• ефикасност;
• брзина самопражњења / циклуси пуњења;
• осетљивост на топлоту;
• век пуњења-пражњења;
• утицај на животну средину;
• капитални / оперативни трошкови;
• услуга.

Уређаји за складиштење електричне енергије су саставни део телекомуникационих уређаја (мобилни телефони, телефони, воки-токи и др.), система резервног напајања и хибридних електричних возила у виду компоненти за складиштење (батерије, суперкондензатори и горивне ћелије).

Уређаји за складиштење енергије, било електрични или термални, препознати су као основне технологије чисте енергије.

Дуготрајно складиштење енергије има велики потенцијал за свет у коме енергија ветра и сунца доминирају додавањем нових електрана и постепено замењују друге изворе електричне енергије.

Ветар и соларна енергија производе само у одређено време, тако да им је потребна додатна технологија која би помогла у попуњавању празнина.

У свету где се повећава удео повремене, сезонске и непредвидиве производње електричне енергије и повећава ризик од десинхронизације са потрошњом, складиштење чини систем флексибилнијим апсорбујући све фазне разлике између производње и потрошње енергије.

Акумулатори служе углавном као тампон и омогућавају лакше управљање и интеграцију обновљивих извора енергије како у мрежу тако иу зграде, нудећи извесну аутономију у одсуству ветра и сунца.

У системима генератора, они могу да уштеде гориво и помогну да се избегне неефикасност генератора тако што опслужују оптерећење током периода мале потражње за енергијом када је генератор најмање ефикасан.

Баферовањем флуктуација у производњи из обновљивих извора, складиштење енергије такође може смањити учесталост покретања генератора.

У системима за ветар и дизел са великом снагом продора (где инсталирана снага ветра прелази просечно оптерећење), чак и врло мала количина складишта драматично смањује учесталост покретања дизел мотора.

Најчешћи типови индустријских уређаја за складиштење енергије:

Индустријски уређаји за складиштење енергије

Електрохемијски уређаји за складиштење енергије

Батерије, посебно оловно-киселинске батерије, остају доминантан уређај за складиштење енергије.

Многи конкурентни типови батерија (никл-кадмијум, никл-метал хидрид, литијум-јонски, натријум сумпор, метал-ваздух, проточне батерије) надмашују оловно-киселинске батерије у једном или више аспеката перформанси као што су животни век, ефикасност, густина енергије , стопа пуњења и пражњења, перформансе у хладном времену или потребно одржавање.

У већини случајева, међутим, њихова ниска цена по киловат-сату капацитета чини оловне батерије најбољим избором.

Алтернативе као што су замајци, ултракондензатори или складиште водоника могу постати комерцијално успешне у будућности, али су данас ретке.

Литијум-јонске (Ли-јонске) батерије су сада модеран извор напајања за све модерне потрошачке електронске уређаје. Запреминска густина енергије призматичних литијум-јонских батерија за преносиву електронику се удвостручила на три пута у последњих 15 година.

Како се појављује неколико нових апликација за Ли-јонске батерије, као што су електрична возила и системи за складиштење енергије, захтеви за дизајн ћелија и перформансе се стално мењају и представљају јединствене изазове за традиционалне произвођаче батерија.

Дакле, велика потражња за безбедним и поузданим радом литијум-јонских батерија високе густине енергије и велике густине постаје неизбежна.

Примена уређаја за складиштење електрохемијске енергије у електроенергетици:

Акумулаторска постројења, употреба батерија за складиштење електричне енергије

Електрохемијски суперкондензатори

Суперкондензатори су уређаји за складиштење електрохемијске енергије који се могу потпуно напунити или испразнити за неколико секунди.

Са својом већом густином снаге, нижим трошковима одржавања, широким температурним опсегом и дужим радним циклусом у поређењу са секундарним батеријама, суперкондензатори су у протеклој деценији добили значајну пажњу истраживања.

Такође имају већу густину енергије од конвенционалних електричних диелектричних кондензатора.Капацитет складиштења суперкондензатора зависи од електростатичке сепарације између јона електролита и електрода велике површине.

Нижа специфична енергија суперкондензатора у поређењу са литијум-јонским батеријама је препрека њиховој широкој употреби.

Побољшање перформанси суперкондензатора је неопходно да би се задовољиле потребе будућих система, од преносиве електронике до електричних возила и велике индустријске опреме.

Детаљно о ​​суперкондензаторима:
Јонисти (суперкондензатори) — уређај, практична примена, предности и мане

Складиште енергије компримованог ваздуха

Складиштење енергије компримованог ваздуха је начин складиштења енергије произведене у једном тренутку за коришћење у друго време. На нивоу комуналних услуга, енергија произведена током периода ниске потражње за енергијом (офф-пеак) може се ослободити да би се задовољили периоди велике потражње (вршно оптерећење).

Изотермно складиштење компримованог ваздуха (ЦАЕС) је нова технологија која покушава да превазиђе нека од ограничења традиционалних (дијабатских или адијабатских) система.

Криогено складиштење енергије

Британија планира да изгради 250 МВх складишта течног ваздуха. Биће у комбинацији са парком обновљивих извора енергије и надокнађивати њихове прекиде.

Пуштање у рад планирано је за 2022. Јединице за складиштење криогене енергије радиће заједно са Трафорд Енерги Парком у близини Манчестера, где део производње електричне енергије долази од фотонапонских панела и ветротурбина.

Ово складиште ће надокнадити прекиде у коришћењу ових обновљивих извора енергије.

Принцип рада ове инсталације засниваће се на два циклуса промене клима уређаја.

Електрична енергија ће се користити за увлачење ваздуха, а затим његово хлађење на веома ниске температуре (-196 степени) док не постане течно. Затим ће се складиштити у великим, изолованим резервоарима ниског притиска посебно прилагођеним за ову употребу.

Други циклус ће се одвијати када постоји потреба за електричном енергијом. Криогена течност се загрева измењивачем топлоте да би се наставило испаравање и вратило у гасовито стање.

Испаравање криогене течности изазива ширење запремине гаса, што покреће турбине које производе електричну енергију.

Уређаји за складиштење кинетичке енергије

Замајац је ротирајући механички уређај који се користи за складиштење енергије ротације. Замајац може да ухвати енергију из повремених извора енергије током времена и обезбеди континуирано снабдевање електричном енергијом у мрежи.

Системи за складиштење енергије замашњака користе улазну електричну енергију која се складишти као кинетичка енергија.

Иако је физика механичких система често прилично једноставна (као што је окретање замајца или подизање утега), технологије које омогућавају да се ове силе користе ефикасно и ефикасно су посебно напредне.

Високотехнолошки материјали, најновији компјутерски контролни системи и иновативни дизајн чине ове системе погодним за стварне примене.

УПС системи за комерцијално кинетичко складиштење састоје се од три подсистема:

• уређаји за складиштење енергије, обично замајац;
• уређаји за дистрибуцију;
• посебан генератор који се може покренути да обезбеди снагу отпорну на грешке преко капацитета складиштења енергије.

Замајац се може интегрисати са резервним генератором, што побољшава поузданост директним повезивањем механичких система.

Више о овим уређајима:

Уређаји за складиштење кинетичке енергије за електропривреду

Како су уређаји за складиштење замајца (кинетичке) енергије распоређени и раде

Суперпроводно складиште магнетне енергије високе температуре (СМЕС) за електричне мреже:

Како раде и функционишу суперпроводни системи за складиштење магнетне енергије