Въведение в краткосрочното съхранение на енергия
Съхранението на енергия е процес на улавяне на енергия от източник и съхраняването й за по-късна употреба. Енергиен запас може да осигури различни ползи за електрическата мрежа, като балансиране на търсенето и предлагането, повишаване на надеждността и устойчивостта и интегриране на възобновяеми енергийни източници. Съхранението на енергия може да се класифицира в различни категории въз основа на продължителността на съхранение, като краткосрочно, средносрочно и дългосрочно съхранение на енергия. В този блог ще се съсредоточим върху краткосрочното съхранение на енергия, което обикновено се отнася до системи за съхранение на енергия, които могат да съхраняват и разреждат енергия в рамките на секунди до минути. Ще проучим какво представлява краткосрочното съхранение на енергия, как работи, какви са неговите предимства и недостатъци, какви са настоящите и потенциалните му приложения и какви са бъдещите тенденции и перспективи за тази нововъзникваща технология.
Какво е краткосрочно съхранение на енергия и как работи?
Краткосрочното съхранение на енергия е вид съхранение на енергия, което може да съхранява и освобождава енергия за кратък период от време, обикновено вариращ от милисекунди до минути. Краткосрочното съхранение на енергия може да реагира бързо на промени в условията на мрежата, като честотни колебания, промени в напрежението или пиково търсене. Краткосрочното съхранение на енергия може да използва различни технологии за съхраняване на енергия в различни форми, като електрическа, механична, химическа или термичен. Някои от често срещаните технологии за краткосрочно съхранение на енергия включват батерии, маховици, суперкондензатори и съхранение на енергия под налягане (CAES).
Какви са ползите от краткосрочното съхранение на енергия за мрежата и околната среда?
Краткосрочното съхранение на енергия може да осигури няколко ползи за мрежата и околната среда, като например:
- Регулиране на честотата: Краткосрочното съхранение на енергия може да помогне за поддържане на баланса между производството и потреблението на електроенергия и да поддържа честотата на мрежата в безопасен диапазон. Регулирането на честотата е от съществено значение за стабилността и сигурността на мрежата, особено с нарастващото навлизане на променливи възобновяеми енергийни източници, като вятър и слънце, които могат да причинят колебания в честотата на мрежата.
- Пиково бръснене: Краткосрочното съхранение на енергия може да помогне за намаляване на пиковото търсене и свързаните с това разходи и емисии. Пиковото потребление настъпва, когато потреблението на електроенергия е най-високо, обикновено през определени часове от деня или сезони от годината. Пиковото търсене може да натовари мрежовата инфраструктура и да увеличи зависимостта от скъпи и замърсяващи пикови електроцентрали, които често са базирани на изкопаеми горива. Краткосрочното съхранение на енергия може да съхранява излишната енергия по време на непиковите периоди и да я освобождава по време на пиковите периоди, като по този начин намалява пиковото търсене и цените на електроенергията.
- Интегриране на възобновяема енергия: Краткосрочното съхранение на енергия може да помогне за интегрирането на повече възобновяеми енергийни източници в мрежата и увеличаване на дела на чистата и зелена енергия. Възобновяемите енергийни източници, като вятър и слънчева енергия, са периодични и непредсказуеми, което може да създаде предизвикателства за работата и планирането на мрежата. Краткосрочното съхранение на енергия може да изглади колебанията и прекъсванията на възобновяемите енергийни източници и да осигури резервно захранване и спомагателни услуги, когато е необходимо, като по този начин повишава надеждността и гъвкавостта на мрежата.
Какви са предизвикателствата и възможностите за краткосрочно развитие и внедряване на съхранение на енергия?
Краткосрочното съхранение на енергия е все още зараждаща се и развиваща се технология, която е изправена пред няколко предизвикателства и възможности за своето развитие и внедряване, като например:
- Цена и производителност: Технологиите за краткосрочно съхранение на енергия се различават по своите характеристики на цена и ефективност, като енергийна плътност, плътност на мощността, ефективност, продължителност на живота и безопасност. Някои от технологиите за краткосрочно съхранение на енергия, като батерии и маховици, са относително зрели и налични в търговската мрежа, докато други, като суперкондензатори и CAES, все още са в процес на разработка и демонстрация. Цената и ефективността на технологиите за краткосрочно съхранение на енергия зависят от различни фактори, като материали, дизайн, производство, експлоатация и поддръжка. Цената и ефективността на технологиите за краткосрочно съхранение на енергия трябва да бъдат подобрени и оптимизирани, за да станат по-конкурентоспособни и привлекателни за пазара.
- Политика и регулиране: Краткосрочното съхранение на енергия може да предостави множество услуги и ползи за мрежата и околната среда, но може да не бъде адекватно признато и възнаградено от настоящата политика и регулаторни рамки. Политиката и регулаторните рамки за краткосрочно съхранение на енергия варират в различните региони и юрисдикции и може да не са последователни или последователни. Някои от политическите и регулаторни въпроси, които засягат краткосрочното съхранение на енергия, включват дефиницията и класификацията на съхранението на енергия, собствеността и експлоатацията на съхранението на енергия, оценката и компенсацията на услугите за съхранение на енергия и стандартите и кодовете за безопасност и взаимно свързване при съхранение на енергия . Политиката и регулаторните рамки за краткосрочно съхранение на енергия трябва да бъдат актуализирани и хармонизирани, за да се създадат равни условия и благоприятна среда за разработване и внедряване на краткосрочно съхранение на енергия.
- Иновации и изследвания: Краткосрочното съхранение на енергия е динамична и разнообразна област, която предлага достатъчно възможности за иновации и изследвания. Иновациите и научните изследвания могат да помогнат за напредъка на науката и технологиите за краткосрочно съхранение на енергия и да се справят с техническите и нетехническите предизвикателства и бариери. Иновациите и научните изследвания също могат да помогнат за изследване на нови и нови приложения и пазари за краткосрочно съхранение на енергия и да създадат повече стойност и въздействие за обществото и икономиката. Иновациите и изследванията могат да бъдат насърчени и улеснени от различни заинтересовани страни, като академичните среди, индустрията, правителството и гражданското общество, чрез сътрудничество и координация.
Видове технологии за краткосрочно съхранение на енергия
В този раздел ще представим някои от често срещаните видове технологии за краткосрочно съхранение на енергия и ще обсъдим техните принципи на работа, предимства и недостатъци.
Батерии
Батерии са устройства, които съхраняват енергия под формата на химическа енергия и я преобразуват в електрическа енергия, когато е необходимо. Батериите се състоят от два електрода, електролит и сепаратор. Електродите са материалите, които съхраняват и освобождават химическата енергия и са свързани към външната верига. Електролитът е средата, която позволява потока на йони между електродите и обикновено е течност или твърдо вещество. Разделителят е материалът, който предотвратява директния контакт на електродите и обикновено е пореста мембрана или филм. Батериите могат да бъдат класифицирани в различни типове въз основа на химията и конфигурацията на електродите и електролита, като литиево-йонни батерии, поточни батерии и други нововъзникващи технологии за батерии.
Литиево-йонни батерии
Литиево-йонните батерии са най-широко използваният тип батерии за краткосрочно съхранение на енергия, поради тяхната висока енергийна плътност, висока плътност на мощността, висока ефективност, дълъг живот и нисък саморазряд. Литиево-йонните батерии използват литий като основен активен материал в електродите и различни органични или неорганични съединения като електролит. Литиево-йонните батерии могат да имат различни конфигурации и химикали, като литиево-кобалтов оксид (LCO), литиево-манганов оксид (LMO), литиево-никел-манганов кобалтов оксид (NMC), литиево-железен фосфат (LFP), литиево-никел-кобалтов алуминиев оксид (NCA) ) и литиев титанат (LTO). Литиево-йонните батерии се използват широко за различни приложения, като електрически превозни средства, потребителска електроника и мрежово съхранение на енергия.
Някои от предимствата на литиево-йонните батерии са:
- Висока енергийна плътност: Литиево-йонните батерии могат да съхраняват повече енергия на единица обем или маса в сравнение с други видове батерии, което ги прави подходящи за приложения, които изискват висока енергийна плътност, като електрически превозни средства и потребителска електроника.
- Висока плътност на мощността: Литиево-йонните батерии могат да доставят повече мощност на единица обем или маса в сравнение с други видове батерии, което ги прави подходящи за приложения, които изискват висока плътност на мощността, като регулиране на честотата и пиково бръснене.
- Висока ефективност: Литиево-йонните батерии могат да постигнат висока двупосочна ефективност, която е съотношението на изходната енергия към входящата енергия, обикновено вариращо от 85% до 95%. Това означава, че литиево-йонните батерии могат да задържат по-голямата част от енергията, която съхраняват, и да минимизират загубите на енергия по време на циклите на зареждане и разреждане.
- Дълъг живот: Литиево-йонните батерии могат да имат дълъг живот, който се измерва чрез броя цикли на зареждане и разреждане, на които могат да преминат, преди капацитетът им да падне под определен праг, обикновено вариращ от 1000 до 10000 цикъла. Това означава, че литиево-йонните батерии могат да издържат няколко години и намаляват необходимостта от честа подмяна и поддръжка.
- Ниско саморазреждане: Литиево-йонните батерии могат да имат ниска степен на саморазреждане, което е скоростта, с която батериите губят заряда си, когато не се използват, обикновено варираща от 1% до 5% на месец. Това означава, че литиево-йонните батерии могат да запазят по-голямата част от заряда си, когато са неактивни, и намаляват нуждата от постоянно презареждане.
Някои от недостатъците на литиево-йонните батерии са:
- Висока цена: Литиево-йонните батерии могат да имат висока първоначална цена, която е цената на закупуване и инсталиране на батериите, обикновено вариращи от 200 до 1000 USD за kWh. Това означава, че литиево-йонните батерии могат да бъдат скъпи за придобиване и внедряване и може да не са достъпни или осъществими за някои приложения или пазари.
- Въпроси, свързани с безопасността и околната среда: Литиево-йонните батерии могат да представляват рискове за безопасността и околната среда, като пожар, експлозия, изтичане или токсичност, поради запалимостта и нестабилността на някои от материалите и компонентите, като електролита и сепаратора. Тези рискове могат да бъдат предизвикани от различни фактори, като презареждане, прегряване, късо съединение, механична повреда или неправилно изхвърляне. Тези рискове могат да навредят на хората, имуществото и околната среда и да компрометират работата и живота на батериите. Тези рискове могат да бъдат смекчени чрез различни мерки, като управление на топлината, управление на батерията, потушаване на пожар и рециклиране.
Проточни батерии
Проточните батерии са вид батерии, които съхраняват енергия под формата на течни електролити и ги изпомпват през купчина клетки, за да произвеждат електричество. Проточните батерии се състоят от два резервоара, две помпи, купчина клетки и преобразувател на енергия. Резервоарите съхраняват течните електролити, които обикновено са водни разтвори на метални йони, като ванадий, цинк, желязо или бром. Помпите циркулират електролитите през стека на клетката, където те претърпяват реакции на окисление и редукция на електродите и обменят електрони през външната верига. Преобразувателят на мощност преобразува изходния постоянен ток (DC) на стека от клетки в променлив ток (AC) за мрежата. Проточните батерии могат да имат различни конфигурации и химикали, като изцяло ванадий, цинк-бром, желязо-хром и водород-бром. Проточните батерии се използват главно за съхранение на енергия в мрежов мащаб, като пиково бръснене и интегриране на възобновяеми източници.
Някои от предимствата на проточните батерии са:
- Мащабируемост и гъвкавост: Поточните батерии могат лесно да мащабират и променят своя енергиен и мощностен капацитет чрез регулиране на размера и броя на резервоарите и стека от клетки. Това означава, че поточните батерии могат да бъдат персонализирани и оптимизирани за различни приложения и пазари и да отговарят на различните и динамични нужди на мрежата.
- Дълъг живот и ниско разграждане: Поточните батерии могат да имат дълъг живот и ниско разграждане, тъй като електролитите не се разграждат или губят своя капацитет с течение на времето, за разлика от електродите в конвенционалните батерии. Това означава, че проточните батерии могат да издържат десетилетия и да поддържат своята производителност и ефективност през целия си живот.
- Безопасност и екологичност: Проточните батерии могат да имат висока безопасност и екологичност, тъй като електролитите обикновено са незапалими и нетоксични, за разлика от някои от материалите и компонентите в конвенционалните батерии. Това означава, че проточните батерии могат да намалят риска от пожар, експлозия, изтичане или токсичност и да минимизират вредата за хората, собствеността и околната среда.
Някои от недостатъците на проточните батерии са:
- Ниска енергийна плътност и плътност на мощността: Поточните батерии могат да имат ниска енергийна плътност и плътност на мощността, което е количеството енергия или мощност, което може да се съхрани или достави на единица обем или маса, в сравнение с конвенционалните батерии. Това означава, че проточните батерии могат да изискват повече пространство и тегло, за да съхраняват и доставят същото количество енергия или мощност, което може да увеличи цената и сложността на инсталацията и работата.
- Висока цена и сложност: Поточните батерии могат да имат висока първоначална цена и сложност, което е цената и трудността при закупуване и инсталиране на батериите, поради необходимостта от множество компоненти и системи, като резервоари, помпи, купчина клетки, и преобразувател на мощност. Това означава, че проточните батерии могат да бъдат скъпи и трудни за придобиване и внедряване и може да не са достъпни или осъществими за някои приложения или пазари.
- Проблеми с поддръжката и изтичането: Проточните батерии могат да имат проблеми с поддръжката и изтичането, тъй като електролитите могат да се разградят или замърсят с течение на времето поради излагане на въздух, вода или примеси и изискват редовно наблюдение и подмяна. Електролитите също могат да изтекат или да се разлеят от резервоарите или тръбите поради механични или химически повреди и да причинят корозия или замърсяване. Тези проблеми могат да бъдат предотвратени и решени чрез различни мерки, като контрол на качеството, запечатване и почистване.
Други нововъзникващи технологии за батерии
Освен литиево-йонни батерии и проточни батерии, има и други нововъзникващи технологии за батерии, които са в процес на разработка и демонстрация и имат потенциала да станат жизнеспособни алтернативи или допълнения за краткосрочно съхранение на енергия, като например:
- Натриево-йонни батерии: Натриево-йонните батерии са подобни на литиево-йонните батерии, но използват натрий вместо литий като основен активен материал в електродите. Натриево-йонните батерии могат да имат по-ниска цена, по-висока безопасност и по-висока наличност от литиево-йонните батерии, тъй като натрият е по-изобилен, по-евтин и по-малко реактивен от лития. Въпреки това, натриево-йонните батерии могат също да имат по-ниска енергийна плътност, по-ниска плътност на мощността и по-ниска ефективност от литиево-йонните батерии, тъй като натрият е по-тежък, по-голям и по-малко проводим от лития.
- Метално-въздушни батерии: Метално-въздушните батерии са вид батерии, които използват метал, като цинк, алуминий или желязо, като анод, и въздух, или по-точно кислород, като катод. Метално-въздушните батерии могат да имат по-висока енергийна плътност, по-ниска цена и по-малко въздействие върху околната среда от конвенционалните батерии, тъй като металът и въздухът са изобилни, евтини и зелени ресурси. Въпреки това батериите метал-въздух могат да имат по-ниска плътност на мощността, по-ниска ефективност и по-малък живот от конвенционалните батерии, тъй като металът и въздухът могат да причинят корозия, паразитни реакции и разграждане на електродите и електролита.
- Батерии в твърдо състояние: батериите в твърдо състояние са вид батерии, които използват твърди материали, като керамика, полимери или стъкло, като електролит, вместо течни или гелообразни материали. Батериите в твърдо състояние могат да имат по-висока енергийна плътност, по-висока плътност на мощността, по-висока ефективност и по-висока безопасност от конвенционалните батерии, тъй като твърдите материали могат да предотвратят изтичане, образуване на дендрити и термично изтичане на електролита. Въпреки това, твърдотелните батерии могат също да имат по-висока цена, по-ниска мащабируемост и по-ниска съвместимост от конвенционалните батерии, тъй като твърдите материали могат да бъдат трудни за производство, интегриране и взаимодействие с електродите и външната верига.
Маховици
Маховиците съхраняват енергия са устройства, които съхраняват енергия под формата на ротационна кинетична енергия и я преобразуват в електрическа енергия, когато е необходимо. Маховиците се състоят от ротор, двигател/генератор, лагер и корпус. Роторът е компонентът, който се върти с висока скорост и съхранява кинетичната енергия. Роторът може да бъде изработен от различни материали, като стомана, въглеродни влакна или композит. Моторът/генераторът е компонентът, който ускорява или забавя ротора и преобразува механичната енергия в електрическа или обратно. Моторът/генераторът може да бъде или индукционна машина, или машина с постоянен магнит. Лагерът е компонентът, който поддържа и стабилизира ротора и намалява триенето и вибрациите. Лагерът може да бъде или механичен лагер, или магнитен лагер. Корпусът е компонентът, който обхваща и защитава ротора, двигателя/генератора и лагера и ги изолира от външната среда. Корпусът може да бъде или вакуумна камера, или камера с ниско налягане. Маховиците се използват главно за съхранение на енергия в мащаб на мрежата, като регулиране на честотата и пиково бръснене.
Някои от предимствата на маховиците са:
- Висока плътност на мощността и ефективност: Маховиците могат да имат висока плътност на мощността и ефективност, което е количеството мощност, което може да бъде съхранено или доставено на единица обем или маса, и съответно съотношението на изходната енергия към входящата енергия. Маховиците могат да съхраняват и освобождават енергия за секунди и да постигат ефективност до 95%. Това означава, че маховиците могат да осигурят бързи и надеждни захранващи услуги и да минимизират загубите на енергия по време на циклите на зареждане и разреждане.
- Дълъг живот и ниска деградация: Маховиците могат да имат дълъг живот и ниска деградация, тъй като роторът може да се върти милиони цикли, без да се износва или губи своя капацитет, за разлика от електродите в конвенционалните батерии. Това означава, че маховиците могат да издържат десетилетия и да поддържат своята производителност и ефективност през целия си живот.
- Ниска поддръжка и въздействие върху околната среда: Маховиците могат да имат малко поддръжка и въздействие върху околната среда, тъй като роторът, моторът/генераторът и лагерът не изискват никакви течности, химикали или консумативи, за разлика от електролита в конвенционалните батерии. Това означава, че маховиците могат да намалят необходимостта от често наблюдение и подмяна и да сведат до минимум риска от изтичане, токсичност или замърсяване.
Някои от недостатъците на маховиците са:
- Ниска енергийна плътност и мащабируемост: Маховиците могат да имат ниска енергийна плътност и мащабируемост, което е количеството енергия, което може да се съхрани или достави на единица обем или маса, и способността съответно да увеличават или намаляват енергийния и мощностния капацитет. Маховиците могат да съхраняват само ограничено количество енергия и изискват повече пространство и тегло, за да съхраняват и доставят същото количество енергия като конвенционалните батерии. Това означава, че маховиците могат да бъдат неподходящи за приложения, които изискват висока енергийна плътност, като интегриране на възобновяеми източници, и може да не бъдат лесно персонализирани или оптимизирани за различни приложения и пазари.
- Висока цена и сложност: Маховиците могат да имат висока първоначална цена и сложност, което е цената и трудността при закупуване и инсталиране на маховици, поради необходимостта от множество компоненти и системи, като ротор, мотор/генератор, лагер и корпуса. Това означава, че маховиците могат да бъдат скъпи и трудни за придобиване и внедряване и може да не са достъпни или осъществими за някои приложения или пазари.
- Проблеми с безопасността и шума: Маховиците могат да имат проблеми с безопасността и шума, тъй като роторът може да се върти с много висока скорост и да генерира много топлина, вибрации и шум, което може да представлява опасност за хората, имуществото и околната среда. Тези проблеми могат да бъдат предизвикани от различни фактори, като механична повреда, електрическа повреда или външни смущения. Тези проблеми могат да бъдат смекчени чрез различни мерки, като охлаждане, амортизация и екраниране.
Суперкондензатори
Суперкондензатори са устройства, които съхраняват енергия под формата на електрически заряд и я освобождават, когато е необходимо. Суперкондензаторите се състоят от два електрода, електролит и сепаратор. Електродите са материалите, които съхраняват и освобождават електрическия заряд и са свързани към външната верига. Електродите могат да бъдат направени от различни материали, като въглерод, метален оксид или полимер. Електролитът е средата, която позволява потока на йони между електродите и обикновено е течност или твърдо вещество. Разделителят е материалът, който предотвратява директния контакт на електродите и обикновено е пореста мембрана или филм. Суперкондензаторите могат да бъдат класифицирани в различни типове въз основа на механизма за съхранение на заряд, като електрически двуслойни кондензатори (EDLC), псевдокондензатори и хибридни кондензатори. Суперкондензаторите се използват главно за съхранение на енергия в мрежа, като регулиране на честотата и бръснене на пикове.
Някои от предимствата на суперкондензаторите са:
- Висока плътност на мощността и ефективност: Суперкондензаторите могат да имат висока плътност на мощността и ефективност, което е количеството мощност, което може да се съхрани или достави на единица обем или маса, и съответно съотношението на изходната енергия към входящата енергия. Суперкондензаторите могат да съхраняват и освобождават енергия в рамките на милисекунди и да постигат двупосочен коефициент на полезно действие до 98%. Това означава, че суперкондензаторите могат да осигурят бързи и надеждни захранващи услуги и да минимизират загубите на енергия по време на циклите на зареждане и разреждане.
- Дълъг живот и ниско разграждане: Суперкондензаторите могат да имат дълъг живот и ниско разграждане, тъй като електродите не претърпяват никакви химични реакции или структурни промени по време на циклите на зареждане и разреждане, за разлика от електродите в конвенционалните батерии. Това означава, че суперкондензаторите могат да издържат милиони цикли и да поддържат своята производителност и ефективност през целия си живот.
- Ниска поддръжка и въздействие върху околната среда: Суперкондензаторите могат да имат ниска поддръжка и въздействие върху околната среда, тъй като електродите и електролитът не изискват никакви течности, химикали или консумативи, за разлика от електролита в конвенционалните батерии. Това означава, че суперкондензаторите могат да намалят необходимостта от често наблюдение и подмяна и да сведат до минимум риска от изтичане, токсичност или замърсяване.
Някои от недостатъците на суперкондензаторите са:
- Ниска енергийна плътност и мащабируемост: Суперкондензаторите могат да имат ниска енергийна плътност и мащабируемост, което е количеството енергия, което може да се съхрани или достави на единица обем или маса, и способността съответно да увеличават или намаляват енергийния и мощностния капацитет. Суперкондензаторите могат да съхраняват само ограничено количество енергия и изискват повече пространство и тегло, за да съхраняват и доставят същото количество енергия като конвенционалните батерии. Това означава, че суперкондензаторите могат да бъдат неподходящи за приложения, които изискват висока енергийна плътност, като интегриране на възобновяеми източници, и може да не бъдат лесно персонализирани или оптимизирани за различни приложения и пазари.
- Висока цена и сложност: Суперкондензаторите могат да имат висока първоначална цена и сложност, което е цената и трудността при закупуване и инсталиране на суперкондензаторите, поради необходимостта от множество компоненти и системи, като електроди, електролит, сепаратор, и преобразувателя на мощността. Това означава, че суперкондензаторите могат да бъдат скъпи и трудни за придобиване и внедряване и може да не са достъпни или осъществими за някои приложения или пазари.
- Проблеми с напрежението и температурата: Суперкондензаторите могат да имат проблеми с напрежението и температурата, тъй като напрежението и температурата могат да повлияят на производителността и продължителността на живота на суперкондензаторите. Напрежението може да спадне линейно с разреждането на суперкондензаторите, което може да ограничи използваемата енергия и мощност на суперкондензаторите. Температурата може да повлияе на проводимостта и стабилността на електролита, което може да намали ефективността и капацитета на суперкондензаторите. Тези проблеми могат да бъдат разрешени чрез различни мерки, като балансиране на напрежението, управление на топлината и оптимизиране на електролита.
Съхранение на енергия със сгъстен въздух (CAES)
Съхранение на енергия от сгъстен въздух (CAES) е вид съхранение на енергия, което съхранява енергия под формата на сгъстен въздух и я разширява, за да произвежда електричество. CAES се състои от компресор, турбина, генератор и резервоар за съхранение. Компресорът е компонентът, който компресира въздуха и преобразува електрическата енергия в механична. Турбината е компонентът, който разширява въздуха и преобразува механичната енергия в електрическа. Генераторът е компонентът, който преобразува електрическата енергия в AC за мрежата. Резервоарът за съхранение е компонентът, който съхранява сгъстения въздух и може да бъде или подземна пещера, тръбопровод или резервоар. CAES могат да бъдат класифицирани в различни типове въз основа на управлението на топлината, като диабатични CAES, адиабатични CAES и изотермични CAES. CAES се използва главно за съхранение на енергия в мрежов мащаб, като пиково бръснене и интегриране на възобновяеми източници.
Някои от предимствата на CAES са:
- Висока енергийна плътност и мащабируемост: CAES може да има висока енергийна плътност и мащабируемост, което е количеството енергия, което може да се съхрани или достави на единица обем или маса, и способността за увеличаване или намаляване съответно на енергийния и мощностния капацитет. CAES може да съхранява голямо количество енергия и да регулира размера и броя на компресора, турбината, генератора и резервоара за съхранение. Това означава, че CAES може да бъде подходящ за приложения, които изискват висока енергийна плътност, като интеграция на възобновяеми източници, и може да бъде персонализиран и оптимизиран за различни приложения и пазари.
- Дълъг живот и ниско разграждане: CAES може да има дълъг живот и ниско разграждане, тъй като компресорът, турбината, генераторът и резервоарът за съхранение не претърпяват никакви химични реакции или структурни промени по време на циклите на зареждане и разреждане, за разлика от електродите в конвенционални батерии. Това означава, че CAES може да издържи десетилетия и да поддържа своята производителност и ефективност през целия си живот.
- Ниска поддръжка и въздействие върху околната среда: CAES може да има малко поддръжка и въздействие върху околната среда, тъй като компресорът, турбината, генераторът и резервоарът за съхранение не изискват никакви течности, химикали или консумативи, за разлика от електролита в конвенционалните батерии. Това означава, че CAES може да намали необходимостта от често наблюдение и подмяна и да минимизира риска от изтичане, токсичност или замърсяване.
Някои от недостатъците на CAES са:
- Ниска плътност на мощността и ефективност: CAES може да има ниска плътност на мощността и ефективност, което е количеството мощност, което може да бъде съхранено или доставено на единица обем или маса, и съответно съотношението на изходната енергия към входящата енергия. CAES може да съхранява и освобождава енергия в рамките на минути до часове и да постигне ефективност на двупосочно пътуване от 40% до 70%. Това означава, че CAES може да предоставя бавни и ограничени енергийни услуги и да губи много енергия по време на циклите на зареждане и разреждане.
- Висока цена и сложност: CAES може да има висока първоначална цена и сложност, което е цената и трудността при закупуване и инсталиране на CAES, поради необходимостта от множество компоненти и системи, като компресора, турбината, генератора, и резервоара за съхранение. Това означава, че CAES може да бъде скъпо и предизвикателно за придобиване и внедряване и може да не е достъпно или осъществимо за някои приложения или пазари.
- Проблеми с наличността и пригодността: CAES може да има проблеми с наличността и пригодността, тъй като резервоарът за съхранение може да бъде ограничен от геоложките и географските условия, като например наличието, размера, формата, дълбочината и налягането на подземните пещери, тръбопроводи или резервоари . Това означава, че CAES може да бъде ограничен от местоположението и капацитета на резервоара за съхранение и може да не е съвместим или оптимален за някои приложения или пазари.
Приложения за краткосрочно съхранение на енергия
В този раздел ще представим някои от често срещаните приложения на краткосрочното съхранение на енергия и ще обсъдим как краткосрочното съхранение на енергия може да осигури стойност и полза за тези приложения.
Честотно регулиране
Регулирането на честотата е процес на поддържане на баланса между производството и потреблението на електроенергия и поддържане на честотата на мрежата в безопасен диапазон, обикновено около 50 Hz или 60 Hz. Регулирането на честотата е от съществено значение за стабилността и сигурността на мрежата, особено с нарастващото навлизане на променливи възобновяеми енергийни източници, като вятър и слънце, които могат да причинят колебания в честотата на мрежата. Регулирането на честотата може да се осигури от различни ресурси, като например генератори, товари или съхранение на енергия.
Краткосрочното съхранение на енергия може да осигури услуги за регулиране на честотата чрез бързо поглъщане или инжектиране на енергия към мрежата и компенсиране на несъответствието между генерирането и потреблението на електроенергия. Краткосрочното съхранение на енергия може да реагира по-бързо и по-точно от конвенционалните генератори или товари и може да намали износването и емисиите на генераторите. Краткосрочното съхранение на енергия може също да участва в пазарите за регулиране на честотата и да печели приходи от мрежовите оператори или пазарните оператори въз основа на ефективността и наличността на краткосрочното съхранение на енергия.
Пиково бръснене
Peak shaving е процес на намаляване на пиковото търсене и свързаните с това разходи и емисии. Пиковото потребление настъпва, когато потреблението на електроенергия е най-високо, обикновено през определени часове от деня или сезони от годината. Пиковото търсене може да натовари мрежовата инфраструктура и да увеличи зависимостта от скъпи и замърсяващи пикови електроцентрали, които често са базирани на изкопаеми горива. Пиковото бръснене може да бъде осигурено от различни ресурси, като например генератори, товари или съхранение на енергия.
Краткосрочното съхранение на енергия може да осигури услуги за бръснене при пикови натоварвания, като съхранява излишната енергия по време на периоди извън пиковите натоварвания и я освобождава по време на пиковите периоди, като по този начин намалява пиковото търсене и цените на електроенергията. Краткосрочното съхранение на енергия може да намали нуждата от пикови електроцентрали и да спести разходите и емисиите от производството на електроенергия. Краткосрочното съхранение на енергия може също да участва в програмите за намаляване на пиковите мощности и да получава стимули или плащания от мрежовите оператори или комуналните услуги въз основа на количеството и продължителността на намаляване на пиковите мощности, осигурени от краткосрочното съхранение на енергия.
Възобновяема интеграция
Интегрирането на възобновяеми енергийни източници е процес на интегриране на повече възобновяеми енергийни източници в мрежата и увеличаване на дела на чистата и зелена енергия. Възобновяемите енергийни източници, като вятър и слънчева енергия, са периодични и непредсказуеми, което може да създаде предизвикателства за работата и планирането на мрежата. Интегрирането на възобновяеми източници може да бъде улеснено от различни ресурси, като например генератори, товари или съхранение на енергия.
Краткосрочното съхранение на енергия може да предостави услуги за интегриране на възобновяеми източници, като изглажда колебанията и прекъсванията на възобновяемите енергийни източници и осигурява резервно захранване и спомагателни услуги, когато е необходимо, като по този начин повишава надеждността и гъвкавостта на мрежата. Краткосрочното съхранение на енергия може да увеличи използването и навлизането на възобновяеми енергийни източници и да намали ограничаването и претоварването на производството на възобновяема енергия. Краткосрочното съхранение на енергия може също да участва в политиките и разпоредбите за интегриране на възобновяема енергия и да се възползва от субсидиите или кредитите от правителството или регулаторите, въз основа на количеството и качеството на възобновяемата енергия, интегрирана от краткосрочното съхранение на енергия.
Бъдещи тенденции и перспективи за краткосрочно съхранение на енергия
В този раздел ще обсъдим някои от бъдещите тенденции и перспективи за краткосрочно съхранение на енергия и как краткосрочното съхранение на енергия може да създаде повече възможности и предизвикателства за мрежата и обществото.
Пазарни двигатели и бариери за краткосрочно съхранение на енергия
Краткосрочното съхранение на енергия може да бъде стимулирано или възпрепятствано от различни пазарни фактори, като например:
- Търсене и предлагане: Търсенето и предлагането на краткосрочно съхранение на енергия може да бъде повлияно от растежа и разнообразието на потреблението и производството на електроенергия, както и от необходимостта и наличността на мрежовите услуги и предимства. Търсенето и предлагането на краткосрочно съхранение на енергия може също да бъде повлияно от конкуренцията и взаимното допълване на други енергийни ресурси, като например генератори, товари или други видове съхранение на енергия.
- Разходи и производителност: Цената и производителността на краткосрочното съхранение на енергия могат да се определят от технологията и иновациите на краткосрочното съхранение на енергия, както и от икономичността и ефективността на краткосрочното съхранение на енергия. Разходите и ефективността на краткосрочното съхранение на енергия също могат да бъдат повлияни от стойността и компенсацията на услугите и ползите за краткосрочно съхранение на енергия, както и от компромиса и оптимизирането на капацитета за краткосрочно съхранение на енергия и мощност.
- Политика и регулиране: Политиката и регулирането на краткосрочното съхранение на енергия може да бъде оформено от визията и стратегията на правителството и регулаторите, както и от целите и резултатите на мрежата и обществото. Политиката и регулирането на краткосрочното съхранение на енергия може също да бъде повлияно от заинтересованите страни и интересите на краткосрочното съхранение на енергия, като например разработчиците, операторите, собствениците, клиентите или защитниците на краткосрочното съхранение на енергия.
Иновации и изследователски насоки за краткосрочно съхранение на енергия
Краткосрочното съхранение на енергия може да предложи много възможности и предизвикателства за иновации и изследвания, като например:
- Наука и технологии: Иновациите и изследванията могат да помогнат за напредъка в науката и технологиите за краткосрочно съхранение на енергия и да се справят с техническите и нетехническите бариери и пропуски при краткосрочното съхранение на енергия, като разходи, производителност, безопасност и екологични проблеми краткосрочно съхранение на енергия. Иновациите и изследванията могат също да помогнат за изследване на нови и нови видове и начини за краткосрочно съхранение на енергия, като наноматериали, квантови точки или биоразградими материали.
- Приложения и пазари: Иновациите и изследванията могат да помогнат за изследване на нови и нови приложения и пазари за краткосрочно съхранение на енергия и да създадат повече стойност и въздействие за мрежата и обществото. Иновациите и научните изследвания също могат да помогнат за оценка и оценка на осъществимостта и жизнеспособността на краткосрочното съхранение на енергия за различни приложения и пазари, както и идентифициране и количествено определяне на ползите и разходите за краткосрочно съхранение на енергия.
- Политика и регулиране: Иновациите и изследванията могат да помогнат за информиране и влияние върху политиката и регулирането на краткосрочното съхранение на енергия и да подкрепят разработването и прилагането на политиката и регулирането. Иновациите и изследванията също могат да помогнат за наблюдение и анализ на ефектите и въздействията на политиката и регулацията върху краткосрочното съхранение на енергия и да предоставят обратна връзка и препоръки за подобряване и адаптиране на политиката и регулацията.
Заключение
В този блог ви представихме какво е краткосрочно съхранение на енергия, как работи, какви са неговите предимства и недостатъци, какви са настоящите и потенциалните му приложения и какви са бъдещите тенденции и перспективи за тази нововъзникваща технология. Ние също така обсъдихме някои от често срещаните видове технологии за краткосрочно съхранение на енергия, като батерии, маховици, суперкондензатори и CAES, и сравнихме техните характеристики и характеристики. Надяваме се, че този блог ви е предоставил полезна и интересна информация и прозрения за краткосрочното съхранение на енергия и ви е вдъхновил да научите повече и да се включите в тази вълнуваща и важна област.
