Krátkodobé skladování energie: co to je a proč na tom záleží

Krátkodobé skladování energie: co to je a proč na tom záleží

Krátkodobé skladování energie Úvod

Ukládání energie je proces zachycování energie ze zdroje a její ukládání pro pozdější použití. Zásobárna energie může poskytnout různé výhody pro elektrickou síť, jako je vyrovnání nabídky a poptávky, zvýšení spolehlivosti a odolnosti a integrace obnovitelných zdrojů energie. Skladování energie lze rozdělit do různých kategorií na základě doby skladování, jako je krátkodobé, střednědobé a dlouhodobé skladování energie. V tomto blogu se zaměříme na krátkodobé skladování energie, což se obvykle týká systémů skladování energie, které dokážou uložit a vybít energii během několika sekund až minut. Prozkoumáme, co je to krátkodobé skladování energie, jak funguje, jaké jsou jeho výhody a nevýhody, jaké jsou jeho současné a potenciální aplikace a jaké jsou budoucí trendy a výhledy této vznikající technologie.

Co je krátkodobé skladování energie a jak funguje?

Krátkodobé skladování energie je druh skladování energie, který může ukládat a uvolňovat energii v krátkém časovém rámci, obvykle v rozmezí od milisekund do minut. Krátkodobé skladování energie může rychle reagovat na změny podmínek sítě, jako jsou kolísání frekvence, kolísání napětí nebo špičkový odběr. Krátkodobé skladování energie může využívat různé technologie k ukládání energie v různých formách, jako je elektrická, mechanická, chemická nebo thermal. Některé z běžných technologií krátkodobého skladování energie zahrnují baterie, setrvačníky, superkondenzátory a skladování energie stlačeného vzduchu (CAES).

Jaké jsou výhody krátkodobého skladování energie pro síť a životní prostředí?

Krátkodobé skladování energie může poskytnout několik výhod pro síť a životní prostředí, jako například:

- Regulace frekvence: Krátkodobé skladování energie může pomoci udržet rovnováhu mezi výrobou a spotřebou elektřiny a udržovat frekvenci sítě v bezpečném rozsahu. Regulace frekvence je nezbytná pro stabilitu a bezpečnost sítě, zejména s rostoucím pronikáním proměnných obnovitelných zdrojů energie, jako je vítr a slunce, které mohou způsobit kolísání frekvence sítě.

- Špičkový režim: Krátkodobé skladování energie může pomoci snížit špičkovou poptávku a související náklady a emise. Špičkový odběr nastává, když je spotřeba elektřiny nejvyšší, obvykle během určitých hodin dne nebo ročních období. Špičková poptávka může zatížit síťovou infrastrukturu a zvýšit závislost na drahých a znečišťujících špičkových elektrárnách, které jsou často založeny na fosilních palivech. Krátkodobé skladování energie může ukládat přebytečnou energii během období mimo špičku a uvolňovat ji během období špičky, čímž se snižuje poptávka ve špičce a ceny elektřiny.

- Integrace obnovitelných zdrojů: Krátkodobé skladování energie může pomoci integrovat více obnovitelných zdrojů energie do sítě a zvýšit podíl čisté a zelené energie. Obnovitelné zdroje energie, jako je vítr a slunce, jsou občasné a nepředvídatelné, což může představovat výzvy pro provoz sítě a plánování. Krátkodobé skladování energie může vyrovnat kolísání a přerušování obnovitelných zdrojů energie a v případě potřeby poskytnout záložní napájení a doplňkové služby, čímž se zvýší spolehlivost a flexibilita sítě.

Jaké jsou výzvy a příležitosti pro vývoj a zavádění krátkodobého skladování energie?

Krátkodobé skladování energie je stále rodící se a vyvíjející se technologií, která čelí několika výzvám a příležitostem pro její vývoj a nasazení, jako jsou:

- Náklady a výkon: Technologie pro krátkodobé skladování energie se liší svými nákladovými a výkonnostními charakteristikami, jako je hustota energie, hustota výkonu, účinnost, životnost a bezpečnost. Některé z technologií krátkodobého skladování energie, jako jsou baterie a setrvačníky, jsou relativně vyspělé a komerčně dostupné, zatímco jiné, jako jsou superkondenzátory a CAES, jsou stále ve vývoji a předvádění. Náklady a výkon technologií krátkodobého skladování energie závisí na různých faktorech, jako jsou materiály, design, výroba, provoz a údržba. Je třeba zlepšit a optimalizovat náklady a výkon technologií pro krátkodobé skladování energie, aby byly konkurenceschopnější a atraktivnější pro trh.

- Politika a regulace: Krátkodobé skladování energie může poskytnout řadu služeb a přínosů pro rozvodnou síť a životní prostředí, ale současná politika a regulační rámce jej nemusí adekvátně uznávat a odměňovat. Politika a regulační rámce pro krátkodobé skladování energie se v různých regionech a jurisdikcích liší a nemusí být konzistentní nebo koherentní. Některé z politických a regulačních otázek, které ovlivňují krátkodobé skladování energie, zahrnují definici a klasifikaci skladování energie, vlastnictví a provoz úložiště energie, oceňování a kompenzaci služeb skladování energie a normy a kódy pro bezpečnost a propojení skladování energie. . Politické a regulační rámce pro krátkodobé skladování energie je třeba aktualizovat a harmonizovat, aby se vytvořily rovné podmínky a příznivé prostředí pro rozvoj a zavádění krátkodobého skladování energie.

- Inovace a výzkum: Krátkodobé skladování energie je dynamická a různorodá oblast, která nabízí dostatek příležitostí pro inovace a výzkum. Inovace a výzkum mohou pomoci posunout vědu a technologii krátkodobého skladování energie a řešit technické i netechnické výzvy a překážky. Inovace a výzkum mohou také pomoci prozkoumat nové a neotřelé aplikace a trhy pro krátkodobé skladování energie a vytvořit větší hodnotu a dopad pro společnost a hospodářství. Inovace a výzkum mohou být podporovány a usnadňovány různými zúčastněnými stranami, jako je akademická obec, průmysl, vláda a občanská společnost, prostřednictvím spolupráce a koordinace.

Typy technologií krátkodobého skladování energie

V této části představíme některé běžné typy technologií krátkodobého skladování energie a probereme jejich pracovní principy, výhody a nevýhody.

Baterie

Baterie jsou zařízení, která ukládají energii ve formě chemické energie a v případě potřeby ji přeměňují na elektrickou energii. Baterie se skládají ze dvou elektrod, elektrolytu a separátoru. Elektrody jsou materiály, které ukládají a uvolňují chemickou energii a jsou připojeny k vnějšímu obvodu. Elektrolyt je médium, které umožňuje tok iontů mezi elektrodami, a je obvykle kapalinou nebo pevnou látkou. Separátor je materiál, který zabraňuje přímému kontaktu elektrod, a je to obvykle porézní membrána nebo film. Baterie lze rozdělit do různých typů na základě chemie a konfigurace elektrod a elektrolytu, jako jsou lithium-iontové baterie, průtokové baterie a další nové technologie baterií.

Lithium-iontové baterie

Lithium-iontové baterie jsou nejrozšířenějším typem baterií pro krátkodobé skladování energie díky jejich vysoké hustotě energie, vysoké hustotě výkonu, vysoké účinnosti, dlouhé životnosti a nízkému samovybíjení. Lithium-iontové baterie používají lithium jako hlavní aktivní materiál v elektrodách a různé organické nebo anorganické sloučeniny jako elektrolyt. Lithium-iontové baterie mohou mít různé konfigurace a chemické složení, jako je lithium-kobaltový oxid (LCO), lithium-manganový oxid (LMO), lithium-nikl-mangan-kobaltový oxid (NMC), lithium-železo-fosfát (LFP), lithium-nikl-kobalt-hlinitý oxid (NCA). a titaničitan lithný (LTO). Lithium-iontové baterie jsou široce používány pro různé aplikace, jako jsou elektrická vozidla, spotřební elektronika a ukládání energie v síti.

Některé z výhod lithium-iontových baterií jsou:

- Vysoká hustota energie: Lithium-iontové baterie mohou uchovat více energie na jednotku objemu nebo hmotnosti než jiné typy baterií, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace vyžadující vysokou hustotu energie, jako jsou elektrická vozidla a spotřební elektronika.

- Vysoká hustota výkonu: Lithium-iontové baterie mohou dodávat více energie na jednotku objemu nebo hmotnosti než jiné typy baterií, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou hustotu výkonu, jako je regulace frekvence a špička.

- Vysoká účinnost: Lithium-iontové baterie mohou dosáhnout vysoké efektivity zpáteční cesty, což je poměr energetického výstupu k energetickému vstupu, typicky v rozmezí od 85 % do 95 %. To znamená, že lithium-iontové baterie si mohou ponechat většinu energie, kterou ukládají, a minimalizovat energetické ztráty během cyklů nabíjení a vybíjení.

- Dlouhá životnost: Lithium-iontové baterie mohou mít dlouhou životnost, která se měří počtem cyklů nabití a vybití, které mohou podstoupit, než jejich kapacita klesne pod určitou prahovou hodnotu, obvykle v rozmezí 1000 až 10000 cyklů. To znamená, že lithium-iontové baterie mohou vydržet několik let a snížit potřebu časté výměny a údržby.

- Nízké samovybíjení: Lithium-iontové baterie mohou mít nízkou rychlost samovybíjení, což je rychlost, se kterou baterie ztrácejí své nabití, když se nepoužívají, obvykle v rozmezí od 1 % do 5 % za měsíc. To znamená, že lithium-iontové baterie si mohou udržet většinu svého nabití, když jsou nečinné, a snížit potřebu neustálého dobíjení.

Některé z nevýhod lithium-iontových baterií jsou:

- Vysoká cena: Lithium-iontové baterie mohou mít vysoké počáteční náklady, což jsou náklady na nákup a instalaci baterií, které se obvykle pohybují od 200 do 1000 USD za kWh. To znamená, že pořízení a nasazení lithium-iontových baterií může být nákladné a pro některé aplikace nebo trhy nemusí být dostupné nebo proveditelné.

- Bezpečnostní a environmentální problémy: Lithium-iontové baterie mohou představovat bezpečnostní a environmentální rizika, jako je požár, výbuch, únik nebo toxicita, kvůli hořlavosti a nestabilitě některých materiálů a součástí, jako je elektrolyt a separátor. Tato rizika mohou být vyvolána různými faktory, jako je přebíjení, přehřátí, zkrat, mechanické poškození nebo nesprávná likvidace. Tato rizika mohou poškodit lidi, majetek a životní prostředí a ohrozit výkon a životnost baterií. Tato rizika lze zmírnit různými opatřeními, jako je tepelný management, správa baterií, hašení požáru a recyklace.

Průtokové baterie

Průtokové baterie jsou typem baterií, které ukládají energii ve formě kapalných elektrolytů a pumpují je přes zásobník článků, aby produkovaly elektřinu. Průtokové baterie se skládají ze dvou nádrží, dvou čerpadel, zásobníku článků a měniče energie. Nádrže skladují kapalné elektrolyty, což jsou obvykle vodné roztoky kovových iontů, jako je vanad, zinek, železo nebo brom. Čerpadla cirkulují elektrolyty přes vrstvu článků, kde podléhají oxidačním a redukčním reakcím na elektrodách a vyměňují elektrony vnějším obvodem. Výkonový měnič převádí stejnosměrný proud (DC) výstup svazku článků na střídavý proud (AC) pro síť. Průtokové baterie mohou mít různé konfigurace a chemické složení, jako je například vševanad, zinek-brom, železo-chrom a vodík-brom. Průtokové baterie se používají hlavně pro ukládání energie v síti, jako je špičkové holení a integrace obnovitelných zdrojů.

Některé z výhod průtokových baterií jsou:

- Škálovatelnost a flexibilita: Flow baterie mohou snadno škálovat a ohýbat svou energetickou a výkonovou kapacitu úpravou velikosti a počtu nádrží a zásobníku článků. To znamená, že průtokové baterie lze přizpůsobit a optimalizovat pro různé aplikace a trhy a splňují různé a dynamické potřeby sítě.

- Dlouhá životnost a nízká degradace: Průtokové baterie mohou mít dlouhou životnost a nízkou degradaci, protože elektrolyty v průběhu času nedegradují ani neztrácejí svou kapacitu, na rozdíl od elektrod v běžných bateriích. To znamená, že průtokové baterie mohou vydržet desítky let a udržet si svůj výkon a účinnost po celou dobu své životnosti.

- Bezpečnost a šetrnost k životnímu prostředí: Průtokové baterie mohou mít vysokou bezpečnost a šetrnost k životnímu prostředí, protože elektrolyty jsou obvykle nehořlavé a netoxické, na rozdíl od některých materiálů a součástí v běžných bateriích. To znamená, že průtokové baterie mohou snížit riziko požáru, výbuchu, úniku nebo toxicity a minimalizovat škody na lidech, majetku a životním prostředí.

Některé z nevýhod průtokových baterií jsou:

- Nízká hustota energie a hustota výkonu: Průtokové baterie mohou mít nízkou hustotu energie a hustotu výkonu, což je množství energie nebo energie, které lze uložit nebo dodat na jednotku objemu nebo hmotnosti ve srovnání s běžnými bateriemi. To znamená, že průtokové baterie mohou vyžadovat více prostoru a hmotnosti pro uložení a dodání stejného množství energie nebo výkonu, což může zvýšit náklady a složitost instalace a provozu.

- Vysoká cena a složitost: Průtokové baterie mohou mít vysoké počáteční náklady a složitost, což je cena a obtížnost nákupu a instalace baterií, kvůli potřebě více komponent a systémů, jako jsou nádrže, čerpadla, zásobník článků, a výkonový měnič. To znamená, že průtočné baterie mohou být drahé a náročné na pořízení a nasazení a pro některé aplikace nebo trhy nemusí být dostupné nebo proveditelné.

- Problémy s údržbou a únikem: Průtokové baterie mohou mít problémy s údržbou a únikem, protože elektrolyty se mohou časem degradovat nebo kontaminovat v důsledku vystavení vzduchu, vodě nebo nečistotám a vyžadují pravidelné monitorování a výměnu. Elektrolyty mohou také unikat nebo se rozlévat z nádrží nebo potrubí v důsledku mechanického nebo chemického poškození a způsobit korozi nebo znečištění. Těmto problémům lze předejít a vyřešit je různými opatřeními, jako je kontrola kvality, těsnění a čištění.

Další nové technologie baterií

Kromě lithium-iontových baterií a průtokových baterií existují další nové bateriové technologie, které jsou ve vývoji a předvádění a mají potenciál stát se životaschopnými alternativami nebo doplňky pro krátkodobé skladování energie, jako jsou:

- Sodík-iontové baterie: Sodné-iontové baterie jsou podobné lithium-iontovým bateriím, ale jako hlavní aktivní materiál v elektrodách používají místo lithia sodík. Sodík-iontové baterie mohou mít nižší cenu, vyšší bezpečnost a vyšší dostupnost než lithium-iontové baterie, protože sodík je hojnější, levnější a méně reaktivní než lithium. Sodík-iontové baterie však mohou mít také nižší hustotu energie, nižší hustotu výkonu a nižší účinnost než lithium-iontové baterie, protože sodík je těžší, větší a méně vodivý než lithium.

- Baterie kov-vzduch: Baterie kov-vzduch jsou typem baterií, které používají kov, jako je zinek, hliník nebo železo, jako anodu a vzduch, nebo přesněji kyslík, jako katodu. Baterie typu kov-vzduch mohou mít vyšší hustotu energie, nižší cenu a nižší dopad na životní prostředí než běžné baterie, protože kov a vzduch jsou bohaté, levné a zelené zdroje. Baterie typu kov-vzduch však mohou mít také nižší hustotu výkonu, nižší účinnost a nižší životnost než běžné baterie, protože kov a vzduch mohou způsobit korozi, parazitní reakce a degradaci elektrod a elektrolytu.

- Polovodičové baterie: Polovodičové baterie jsou typem baterií, které používají jako elektrolyt pevné materiály, jako je keramika, polymery nebo sklo, namísto tekutých nebo gelových materiálů. Pevné baterie mohou mít vyšší hustotu energie, vyšší hustotu výkonu, vyšší účinnost a vyšší bezpečnost než běžné baterie, protože pevné materiály mohou zabránit úniku, tvorbě dendritů a tepelnému úniku elektrolytu. Avšak polovodičové baterie mohou mít také vyšší cenu, nižší škálovatelnost a nižší kompatibilitu než běžné baterie, protože pevné materiály mohou být obtížně vyrobitelné, integrovatelné a propojitelné s elektrodami a vnějším obvodem.

Setrvačníky

Setrvačníky ukládají energii jsou zařízení, která ukládají energii ve formě rotační kinetické energie a v případě potřeby ji přeměňují na elektrickou energii. Setrvačníky se skládají z rotoru, motoru/generátoru, ložiska a skříně. Rotor je součást, která se otáčí vysokou rychlostí a ukládá kinetickou energii. Rotor může být vyroben z různých materiálů, jako je ocel, uhlíková vlákna nebo kompozit. Motor/generátor je komponenta, která zrychluje nebo zpomaluje rotor a přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii nebo naopak. Motor/generátor může být buď indukční stroj, nebo stroj s permanentními magnety. Ložisko je součástí, která podpírá a stabilizuje rotor a snižuje tření a vibrace. Ložisko může být buď mechanické, nebo magnetické. Skříň je součást, která uzavírá a chrání rotor, motor/generátor a ložisko a izoluje je od vnějšího prostředí. Pouzdro může být buď vakuová komora, nebo nízkotlaká komora. Setrvačníky se používají hlavně pro ukládání energie v síťovém měřítku, jako je regulace frekvence a špička.

Některé z výhod setrvačníků jsou:

- Vysoká hustota výkonu a účinnost: Setrvačníky mohou mít vysokou hustotu výkonu a účinnost, což je množství energie, které může být uloženo nebo dodáno na jednotku objemu nebo hmotnosti, a poměr výstupní energie k energetickému vstupu. Setrvačníky dokážou ukládat a uvolňovat energii během několika sekund a dosahují až 95% účinnosti zpáteční cesty. To znamená, že setrvačníky mohou poskytovat rychlé a spolehlivé energetické služby a minimalizovat energetické ztráty během nabíjecích a vybíjecích cyklů.

- Dlouhá životnost a nízká degradace: Setrvačníky mohou mít dlouhou životnost a nízkou degradaci, protože rotor se může otáčet miliony cyklů bez opotřebení nebo ztráty kapacity, na rozdíl od elektrod v běžných bateriích. To znamená, že setrvačníky mohou vydržet desítky let a zachovat si svůj výkon a účinnost po celou dobu své životnosti.

- Nízká údržba a dopad na životní prostředí: Setrvačníky mohou mít nízkou údržbu a dopad na životní prostředí, protože rotor, motor/generátor a ložisko nevyžadují na rozdíl od elektrolytu v běžných bateriích žádné kapaliny, chemikálie ani spotřební materiál. To znamená, že setrvačníky mohou snížit potřebu častého monitorování a výměny a minimalizovat riziko úniku, toxicity nebo znečištění.

Některé z nevýhod setrvačníků jsou:

- Nízká hustota energie a škálovatelnost: Setrvačníky mohou mít nízkou hustotu energie a škálovatelnost, což je množství energie, které lze uložit nebo dodat na jednotku objemu nebo hmotnosti, a schopnost zvýšit nebo snížit kapacitu energie a výkonu. Setrvačníky mohou uchovat pouze omezené množství energie a vyžadují více prostoru a hmotnosti k uložení a dodání stejného množství energie jako běžné baterie. To znamená, že setrvačníky mohou být nevhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou hustotu energie, jako je integrace obnovitelných zdrojů energie, a nemusí být snadno přizpůsobitelné nebo optimalizované pro různé aplikace a trhy.

- Vysoká cena a složitost: Setrvačníky mohou mít vysoké počáteční náklady a složitost, což je cena a obtížnost nákupu a instalace setrvačníků, kvůli potřebě více komponent a systémů, jako je rotor, motor/generátor, ložisko a pouzdro. To znamená, že setrvačníky mohou být drahé a náročné na pořízení a nasazení a pro některé aplikace nebo trhy nemusí být dostupné nebo proveditelné.

- Problémy s bezpečností a hlukem: Setrvačníky mohou mít problémy s bezpečností a hlukem, protože rotor se může otáčet velmi vysokou rychlostí a generovat velké množství tepla, vibrací a hluku, což může představovat nebezpečí pro lidi, majetek a životní prostředí. Tyto problémy mohou být vyvolány různými faktory, jako je mechanická porucha, elektrická porucha nebo vnější porucha. Tyto problémy lze zmírnit různými opatřeními, jako je chlazení, tlumení a stínění.

Superkondenzátory

Superkondenzátory jsou zařízení, která ukládají energii ve formě elektrického náboje a v případě potřeby ji uvolňují. Superkondenzátory se skládají ze dvou elektrod, elektrolytu a separátoru. Elektrody jsou materiály, které ukládají a uvolňují elektrický náboj a jsou připojeny k vnějšímu obvodu. Elektrody mohou být vyrobeny z různých materiálů, jako je uhlík, oxid kovu nebo polymer. Elektrolyt je médium, které umožňuje tok iontů mezi elektrodami, a je obvykle kapalinou nebo pevnou látkou. Separátor je materiál, který zabraňuje přímému kontaktu elektrod, a je to obvykle porézní membrána nebo film. Superkondenzátory lze klasifikovat do různých typů na základě mechanismu ukládání náboje, jako jsou elektrické dvouvrstvé kondenzátory (EDLC), pseudokondenzátory a hybridní kondenzátory. Superkondenzátory se používají hlavně pro ukládání energie v síti, jako je regulace frekvence a omezování špiček.

Některé z výhod superkondenzátorů jsou:

- Vysoká hustota výkonu a účinnost: Superkondenzátory mohou mít vysokou hustotu výkonu a účinnost, což je množství energie, které lze uložit nebo dodat na jednotku objemu nebo hmotnosti, a poměr výstupní energie ke vstupu energie. Superkondenzátory dokážou ukládat a uvolňovat energii během milisekund a dosahují účinnosti v obou směrech až 98 %. To znamená, že superkondenzátory mohou poskytovat rychlé a spolehlivé energetické služby a minimalizovat energetické ztráty během nabíjecích a vybíjecích cyklů.

- Dlouhá životnost a nízká degradace: Superkondenzátory mohou mít dlouhou životnost a nízkou degradaci, protože elektrody neprocházejí během nabíjecích a vybíjecích cyklů žádnými chemickými reakcemi ani strukturálními změnami, na rozdíl od elektrod v běžných bateriích. To znamená, že superkondenzátory mohou vydržet miliony cyklů a udržet si svůj výkon a účinnost po celou dobu své životnosti.

- Nízká údržba a dopad na životní prostředí: Superkondenzátory mohou mít nízký dopad na údržbu a životní prostředí, protože elektrody a elektrolyt na rozdíl od elektrolytu v běžných bateriích nevyžadují žádné tekutiny, chemikálie ani spotřební materiál. To znamená, že superkondenzátory mohou snížit potřebu častého monitorování a výměny a minimalizovat riziko úniku, toxicity nebo znečištění.

Některé z nevýhod superkondenzátorů jsou:

- Nízká hustota energie a škálovatelnost: Superkondenzátory mohou mít nízkou hustotu energie a škálovatelnost, což je množství energie, které lze uložit nebo dodat na jednotku objemu nebo hmotnosti, a schopnost zvýšit nebo snížit kapacitu energie a výkonu. Superkondenzátory mohou uchovat pouze omezené množství energie a vyžadují více prostoru a hmotnosti k uložení a dodání stejného množství energie jako běžné baterie. To znamená, že superkondenzátory mohou být nevhodné pro aplikace, které vyžadují vysokou hustotu energie, jako je integrace obnovitelných zdrojů, a nemusí být snadno přizpůsobitelné nebo optimalizované pro různé aplikace a trhy.

- Vysoká cena a složitost: Superkondenzátory mohou mít vysoké počáteční náklady a složitost, což je cena a obtížnost nákupu a instalace superkondenzátorů, kvůli potřebě více komponent a systémů, jako jsou elektrody, elektrolyt, separátor, a výkonový měnič. To znamená, že superkondenzátory mohou být drahé a náročné na pořízení a nasazení a pro některé aplikace nebo trhy nemusí být dostupné nebo proveditelné.

- Problémy s napětím a teplotou: Superkondenzátory mohou mít problémy s napětím a teplotou, protože napětí a teplota mohou ovlivnit výkon a životnost superkondenzátorů. Napětí může s vybíjením superkondenzátorů lineárně klesat, což může omezit využitelnou energii a výkon superkondenzátorů. Teplota může ovlivnit vodivost a stabilitu elektrolytu, což může snížit účinnost a kapacitu superkondenzátorů. Tyto problémy lze řešit různými opatřeními, jako je vyrovnávání napětí, tepelný management a optimalizace elektrolytů.

Skladování energie stlačeného vzduchu (CAES)

Akumulace energie stlačeného vzduchu (CAES) je typ úložiště energie, který ukládá energii ve formě stlačeného vzduchu a rozšiřuje ji na výrobu elektřiny. CAES se skládá z kompresoru, turbíny, generátoru a zásobníku. Kompresor je komponenta, která stlačuje vzduch a přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii. Turbína je součástí, která rozpíná vzduch a přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii. Generátor je komponenta, která přeměňuje elektrickou energii na střídavou energii pro síť. Zásobník je komponenta, která uchovává stlačený vzduch, a může to být buď podzemní kaverna, potrubí nebo nádrž. CAES lze klasifikovat do různých typů na základě tepelného managementu, jako je diabatický CAES, adiabatický CAES a izotermický CAES. CAES se používá hlavně pro ukládání energie v síťovém měřítku, jako je špičková technologie a integrace obnovitelných zdrojů.

Některé z výhod CAES jsou:

- Vysoká hustota energie a škálovatelnost: CAES může mít vysokou hustotu energie a škálovatelnost, což je množství energie, které lze uložit nebo dodat na jednotku objemu nebo hmotnosti, a schopnost zvýšit nebo snížit kapacitu energie a výkonu. CAES dokáže uchovat velké množství energie a upravit velikost a počet kompresoru, turbíny, generátoru a zásobníku. To znamená, že CAES může být vhodný pro aplikace, které vyžadují vysokou hustotu energie, jako je integrace obnovitelných zdrojů, a lze jej přizpůsobit a optimalizovat pro různé aplikace a trhy.

- Dlouhá životnost a nízká degradace: CAES může mít dlouhou životnost a nízkou degradaci, protože kompresor, turbína, generátor a zásobník nepodléhají na rozdíl od elektrod žádným chemickým reakcím nebo strukturálním změnám během nabíjecích a vybíjecích cyklů. v konvenčních bateriích. To znamená, že CAES může trvat desetiletí a zachovat si svůj výkon a účinnost po celou dobu své životnosti.

- Nízká údržba a dopad na životní prostředí: CAES může mít nízký dopad na údržbu a životní prostředí, protože kompresor, turbína, generátor a zásobník nevyžadují žádné tekutiny, chemikálie nebo spotřební materiál, na rozdíl od elektrolytu v běžných bateriích. To znamená, že CAES může snížit potřebu častého monitorování a výměny a minimalizovat riziko úniku, toxicity nebo znečištění.

Některé z nevýhod CAES jsou:

- Nízká hustota výkonu a účinnost: CAES může mít nízkou hustotu výkonu a účinnost, což je množství energie, které může být uloženo nebo dodáno na jednotku objemu nebo hmotnosti, a poměr výstupní energie k energetickému vstupu. CAES dokáže ukládat a uvolňovat energii během minut až hodin a dosáhnout zpáteční účinnosti 40 % až 70 %. To znamená, že CAES může poskytovat pomalé a omezené energetické služby a ztrácet mnoho energie během cyklů nabíjení a vybíjení.

- Vysoké náklady a složitost: CAES může mít vysoké počáteční náklady a složitost, což jsou náklady a obtížnost nákupu a instalace CAES, kvůli potřebě více komponent a systémů, jako je kompresor, turbína, generátor, a zásobní nádrž. To znamená, že CAES může být drahé a náročné na pořízení a nasazení a pro některé aplikace nebo trhy nemusí být dostupné nebo proveditelné.

- Problémy s dostupností a vhodností: CAES může mít problémy s dostupností a vhodností, protože zásobník může být omezen geologickými a geografickými podmínkami, jako je dostupnost, velikost, tvar, hloubka a tlak podzemních jeskyní, potrubí nebo nádrží. . To znamená, že CAES může být omezeno umístěním a kapacitou zásobníku a nemusí být kompatibilní nebo optimální pro některé aplikace nebo trhy.

Aplikace krátkodobého skladování energie

V této části představíme některé běžné aplikace krátkodobého skladování energie a prodiskutujeme, jak může krátkodobé skladování energie poskytnout hodnotu a přínos pro tyto aplikace.

Regulace frekvence

Regulace frekvence je proces udržování rovnováhy mezi výrobou a spotřebou elektřiny a udržování frekvence sítě v bezpečném rozsahu, obvykle kolem 50 Hz nebo 60 Hz. Regulace frekvence je nezbytná pro stabilitu a bezpečnost sítě, zejména s rostoucím pronikáním proměnných obnovitelných zdrojů energie, jako je vítr a slunce, které mohou způsobit kolísání frekvence sítě. Regulaci frekvence mohou zajišťovat různé zdroje, jako jsou generátory, zátěže nebo zásobníky energie.

Krátkodobé skladování energie může poskytovat služby regulace frekvence tím, že rychle absorbuje nebo dodává energii do sítě a kompenzuje nesoulad mezi výrobou a spotřebou elektřiny. Krátkodobé skladování energie může reagovat rychleji a přesněji než konvenční generátory nebo zátěže a může snížit opotřebení a emise generátorů. Krátkodobé skladování energie se může také účastnit trhů s regulací frekvence a získávat příjmy od provozovatelů sítí nebo operátorů trhu na základě výkonu a dostupnosti krátkodobého skladování energie.

Špičkové holení

Špičkový je proces snižování špičkové poptávky a souvisejících nákladů a emisí. Špičkový odběr nastává, když je spotřeba elektřiny nejvyšší, obvykle během určitých hodin dne nebo ročních období. Špičková poptávka může zatížit síťovou infrastrukturu a zvýšit závislost na drahých a znečišťujících špičkových elektrárnách, které jsou často založeny na fosilních palivech. Špičkové oholení může být zajištěno různými zdroji, jako jsou generátory, zátěže nebo úložiště energie.

Krátkodobé skladování energie může poskytovat služby omezování špičky tím, že ukládá přebytečnou energii během období mimo špičku a uvolňuje ji během období špičky, čímž se snižuje poptávka ve špičce a ceny elektřiny. Krátkodobé skladování energie může snížit potřebu špičkových elektráren a ušetřit náklady a emise na výrobu elektřiny. Krátkodobé skladování energie se také může účastnit programů na snížení špičky a získat pobídky nebo platby od provozovatelů sítí nebo veřejných služeb na základě množství a doby trvání špičkového snížení poskytovaného krátkodobým skladováním energie.

Obnovitelná integrace

Integrace obnovitelných zdrojů je proces integrace více obnovitelných zdrojů energie do sítě a zvyšování podílu čisté a zelené energie. Obnovitelné zdroje energie, jako je vítr a slunce, jsou občasné a nepředvídatelné, což může představovat výzvy pro provoz sítě a plánování. Integrace obnovitelných zdrojů může být usnadněna různými zdroji, jako jsou generátory, zátěže nebo úložiště energie.

Krátkodobé skladování energie může poskytovat obnovitelné integrační služby tím, že vyrovnává výkyvy a přerušování obnovitelných zdrojů energie a v případě potřeby poskytuje záložní energii a doplňkové služby, čímž se zvyšuje spolehlivost a flexibilita sítě. Krátkodobé skladování energie může zvýšit využití a pronikání obnovitelných zdrojů energie a snížit omezení a přetížení výroby obnovitelné energie. Krátkodobé skladování energie se může také podílet na politikách a předpisech pro integraci obnovitelných zdrojů a využívat dotací nebo úvěrů od vlády nebo regulačních orgánů na základě množství a kvality obnovitelné energie integrované do krátkodobého skladování energie.

Budoucí trendy a výhled pro krátkodobé skladování energie

V této části budeme diskutovat o některých budoucích trendech a výhledech krátkodobého skladování energie a o tom, jak může krátkodobé skladování energie vytvořit více příležitostí a výzev pro síť a společnost.

Tržní hnací síly a překážky pro krátkodobé skladování energie

Krátkodobé skladování energie může být řízeno nebo bráněno různými tržními faktory, jako jsou:

- Poptávka a nabídka: Poptávku a nabídku krátkodobého skladování energie může ovlivnit růst a rozmanitost spotřeby a výroby elektřiny a potřeba a dostupnost služeb a výhod sítě. Poptávka a nabídka krátkodobého skladování energie mohou být také ovlivněny konkurencí a komplementaritou jiných energetických zdrojů, jako jsou generátory, zátěže nebo jiné typy skladování energie.

- Náklady a výkon: Náklady a výkon krátkodobého skladování energie mohou být určeny technologií a inovací krátkodobého skladování energie a hospodárností a účinností krátkodobého skladování energie. Náklady a výkon krátkodobého skladování energie mohou být také ovlivněny hodnotou a kompenzací služeb a výhod krátkodobého skladování energie a kompromisem a optimalizací krátkodobého skladování energie a kapacit energie.

- Politika a regulace: Politika a regulace krátkodobého skladování energie mohou být utvářeny vizí a strategií vlády a regulačních orgánů a cíli a výsledky sítě a společnosti. Politika a regulace krátkodobého skladování energie mohou být také ovlivněny zainteresovanými stranami a zájmy krátkodobého skladování energie, jako jsou vývojáři, provozovatelé, vlastníci, zákazníci nebo zastánci krátkodobého skladování energie.

Inovace a směry výzkumu pro krátkodobé skladování energie

Krátkodobé skladování energie může nabídnout dostatek příležitostí a výzev pro inovace a výzkum, jako jsou:

- Věda a technologie: Inovace a výzkum mohou pomoci posunout vědu a technologii krátkodobého skladování energie a řešit technické a netechnické překážky a mezery krátkodobého skladování energie, jako jsou náklady, výkon, bezpečnost a otázky životního prostředí. krátkodobého skladování energie. Inovace a výzkum mohou také pomoci prozkoumat nové a nové typy a způsoby krátkodobého skladování energie, jako jsou nanomateriály, kvantové tečky nebo biologicky rozložitelné materiály.

- Aplikace a trhy: Inovace a výzkum mohou pomoci prozkoumat nové a neotřelé aplikace a trhy pro krátkodobé skladování energie a vytvořit větší hodnotu a dopad pro síť a společnost. Inovace a výzkum mohou také pomoci posoudit a vyhodnotit proveditelnost a životaschopnost krátkodobého skladování energie pro různé aplikace a trhy a identifikovat a kvantifikovat přínosy a náklady krátkodobého skladování energie.

- Politika a regulace: Inovace a výzkum mohou pomoci informovat a ovlivnit politiku a regulaci krátkodobého skladování energie a podpořit rozvoj a provádění politiky a regulace. Inovace a výzkum mohou také pomoci monitorovat a analyzovat účinky a dopady politiky a regulace na krátkodobé skladování energie a poskytovat zpětnou vazbu a doporučení pro zlepšení a přizpůsobení politiky a regulace.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V tomto blogu jsme představili, co je krátkodobé skladování energie, jak funguje, jaké jsou jeho výhody a nevýhody, jaké jsou jeho současné a potenciální aplikace a jaké jsou budoucí trendy a výhledy této vznikající technologie. Také jsme diskutovali o některých běžných typech technologií pro krátkodobé skladování energie, jako jsou baterie, setrvačníky, superkondenzátory a CAES, a porovnali jsme jejich charakteristiky a vlastnosti. Doufáme, že vám tento blog poskytl užitečné a zajímavé informace a postřehy o krátkodobém skladování energie a inspiroval vás k tomu, abyste se dozvěděli více a zapojili se do této vzrušující a důležité oblasti.

Domácí záložní baterie vs generátor: Který je pro vás ten pravý?

Domácí záložní baterie vs generátor: Který je pro vás ten pravý?

Jak si postavit svůj vlastní solární generátor a ušetřit peníze za elektřinu

Jak si postavit svůj vlastní solární generátor a ušetřit peníze za elektřinu

Prázdný obsah. Vyberte článek pro náhled

Získejte bezplatné řešení

Pro Váš Projekt

Můžeme vám zdarma přizpůsobit vaše vlastní řešení

kontaktujte nás