Kepiye carane nyimpen listrik saka jaringan listrik?

Sajrone 50 taun kepungkur, ana peningkatan konsumsi listrik global sing terus-terusan, kanthi perkiraan panggunaan sekitar 25.300 terawatt-jam ing taun 2021. Kanthi transisi menyang industri 4.0, ana peningkatan permintaan energi ing saindenging jagad. Angka-angka kasebut saya tambah saben taun, ora kalebu kebutuhan daya industri lan sektor ekonomi liyane. Owah-owahan industri lan konsumsi daya sing dhuwur iki digandhengake karo efek perubahan iklim sing luwih nyata amarga emisi gas omah kaca sing berlebihan. Saiki, umume pembangkit listrik lan fasilitas pembangkit listrik gumantung banget marang sumber bahan bakar fosil (minyak lan gas) kanggo nyukupi permintaan kasebut. Masalah iklim iki nglarang pembangkitan energi tambahan nggunakake metode konvensional. Mangkono, pangembangan sistem panyimpenan energi sing efisien lan dipercaya saya tambah penting kanggo njamin pasokan energi sing terus-terusan lan dipercaya saka sumber sing bisa dianyari.

Sektor energi wis nanggapi kanthi ngalih menyang energi terbarukan utawa solusi "ijo". Transisi iki wis dibantu dening teknik manufaktur sing luwih apik, contone, manufaktur bilah turbin angin sing luwih efisien. Kajaba iku, para peneliti wis bisa ningkatake efisiensi sel fotovoltaik, sing ndadékaké generasi energi sing luwih apik saben area panggunaan. Ing taun 2021, generasi listrik saka sumber fotovoltaik surya (PV) mundhak sacara signifikan, tekan rekor 179 TWh lan makili pertumbuhan 22% dibandhingake karo taun 2020. Teknologi PV surya saiki nyumbang 3,6% saka generasi listrik global lan saiki dadi sumber energi terbarukan paling gedhe nomer telu sawise tenaga air lan angin.

Nanging, terobosan iki ora ngatasi sawetara kekurangan sing ana ing sistem energi terbarukan, utamane kasedhiyan. Umume metode iki ora ngasilake energi miturut panjaluk kaya pembangkit listrik tenaga batu bara lan minyak. Output energi surya contone kasedhiya sedina muput kanthi variasi gumantung saka sudut iradiasi srengenge lan posisi panel PV. Ora bisa ngasilake energi apa wae ing wayah wengi dene outpute saya suda sajrone musim dingin lan ing dina sing mendhung banget. Tenaga angin uga nandhang sangsara saka fluktuasi gumantung saka kecepatan angin. Mulane, solusi iki kudu digabungake karo sistem panyimpenan energi supaya bisa njaga pasokan energi sajrone periode output sing sithik.

Apa sing diarani sistem panyimpenan energi?

Sistem panyimpenan energi bisa nyimpen energi supaya bisa digunakake ing tahap sabanjure. Ing sawetara kasus, bakal ana sawijining wujud konversi energi antarane energi sing disimpen lan energi sing diwenehake. Conto sing paling umum yaiku baterei listrik kayata baterei lithium-ion utawa baterei timbal-asam. Piranti kasebut nyedhiyakake energi listrik liwat reaksi kimia antarane elektroda lan elektrolit.

Baterei, utawa BESS (sistem panyimpenan energi batere), minangka metode panyimpenan energi sing paling umum digunakake ing aplikasi urip saben dina. Ana sistem panyimpenan liyane kayata pembangkit listrik tenaga air sing ngowahi energi potensial banyu sing disimpen ing bendungan dadi energi listrik. Banyu sing tiba bakal muter roda gila turbin sing ngasilake energi listrik. Tuladha liyane yaiku gas sing dikompres, sawise dirilis gas kasebut bakal muter roda turbin sing ngasilake daya.

Sing mbedakake batere saka metode panyimpenan liyane yaiku area operasi potensiale. Saka piranti cilik lan catu daya mobil nganti aplikasi rumah tangga lan ladang surya gedhe, batere bisa diintegrasikan kanthi lancar menyang aplikasi panyimpenan off-grid apa wae. Ing sisih liya, metode tenaga air lan udara tekan mbutuhake infrastruktur panyimpenan sing gedhe banget lan kompleks. Iki nyebabake biaya sing dhuwur banget sing mbutuhake aplikasi sing gedhe banget supaya bisa dibenarkan.

Kasus panggunaan kanggo sistem panyimpenan off-grid.

Kaya sing wis kasebut sadurunge, sistem panyimpenan off-grid bisa nggampangake panggunaan lan ketergantungan marang metode energi terbarukan kayata tenaga surya lan angin. Nanging, ana aplikasi liyane sing bisa entuk manfaat gedhe saka sistem kasebut.

Jaringan listrik kutha ngarah nyedhiyakake jumlah daya sing pas adhedhasar pasokan lan panjaluk saben kutha. Daya sing dibutuhake bisa fluktuasi sedina muput. Sistem panyimpenan off-grid wis digunakake kanggo ngurangi fluktuasi lan nyedhiyakake stabilitas sing luwih apik nalika ana permintaan puncak. Saka perspektif sing beda, sistem panyimpenan off-grid bisa migunani banget kanggo ngimbangi kesalahan teknis sing ora dikarepke ing jaringan listrik utama utawa sajrone periode perawatan sing dijadwalake. Sistem kasebut bisa nyukupi kabutuhan daya tanpa kudu nggoleki sumber energi alternatif. Contone, badai es Texas ing awal Februari 2023 sing nyebabake kurang luwih 262.000 wong ora duwe daya, dene perbaikan ditundha amarga kahanan cuaca sing angel.

Kendaraan listrik minangka aplikasi liyane. Para peneliti wis ngetokake akeh upaya kanggo ngoptimalake manufaktur baterei lan strategi ngisi daya/ngosongake supaya bisa nambah umur lan kapadhetan daya baterei. Baterai lithium-ion wis ana ing garis ngarep revolusi cilik iki lan wis digunakake sacara ekstensif ing mobil listrik anyar nanging uga ing bis listrik. Baterai sing luwih apik ing kasus iki bisa nyebabake jarak tempuh sing luwih gedhe nanging uga nyuda wektu ngisi daya kanthi teknologi sing tepat.

Kemajuan teknologi liyane kaya UAV lan robot seluler wis entuk manfaat gedhe saka pangembangan baterei. Strategi gerakan lan strategi kontrol kasebut gumantung banget marang kapasitas baterei lan daya sing diwenehake.

Apa kuwi BESS?

Sistem panyimpenan energi BESS utawa batere yaiku sistem panyimpenan energi sing bisa digunakake kanggo nyimpen energi. Energi iki bisa asale saka jaringan utama utawa saka sumber energi terbarukan kayata energi angin lan energi surya. Sistem iki kasusun saka pirang-pirang batere sing disusun kanthi konfigurasi sing beda-beda (seri/paralel) lan ukurane adhedhasar kabutuhan. Sistem iki disambungake menyang inverter sing digunakake kanggo ngowahi daya DC dadi daya AC kanggo panggunaan.sistem manajemen baterei (BMS)digunakake kanggo ngawasi kahanan batere lan operasi pangisian/pengosongan.

Dibandhingake karo sistem panyimpenan energi liyane, sistem iki luwih fleksibel kanggo dipasang/disambungake lan ora mbutuhake infrastruktur sing larang banget, nanging isih regane cukup larang lan mbutuhake perawatan sing luwih rutin adhedhasar panggunaan.

Ukuran lan kebiasaan panggunaan BESS

Poin penting sing kudu ditangani nalika masang sistem panyimpenan energi baterei yaiku ukuran. Pira baterei sing dibutuhake? Ing konfigurasi apa? Ing sawetara kasus, jinis baterei bisa nduweni peran penting ing jangka panjang babagan penghematan biaya lan efisiensi.

Iki ditindakake kanthi basis kasus per kasus amarga aplikasi bisa macem-macem, saka rumah tangga cilik nganti pabrik industri gedhe.

Sumber energi terbarukan sing paling umum kanggo rumah tangga cilik, utamane ing wilayah kutha, yaiku tenaga surya sing nggunakake panel fotovoltaik. Insinyur umume bakal nimbang konsumsi daya rata-rata rumah tangga lan ngevaluasi iradiasi surya sajrone setaun kanggo lokasi tartamtu. Jumlah baterei lan konfigurasi jaringan dipilih supaya cocog karo kabutuhan rumah tangga sajrone pasokan daya surya paling endhek ing setaun tanpa nguras baterei kanthi lengkap. Iki nganggep solusi kanggo duwe independensi daya lengkap saka jaringan utama.

Njaga daya batere tetep moderat utawa ora ngosongake batere kanthi lengkap iku prekara sing wiwitane bisa uga ora masuk akal. Lagian, ngapa nggunakake sistem panyimpenan yen kita ora bisa nggunakake potensiale kanthi maksimal? Ing teori iku bisa, nanging bisa uga dudu strategi sing bisa ngoptimalake bali investasi.

Salah sawijining kekurangan utama BESS yaiku biaya batere sing relatif larang. Mulane, milih kebiasaan panggunaan utawa strategi ngisi/ngosongake sing ngoptimalake umur batere iku penting banget. Contone, batere asam timbal ora bisa dikosongake ing ngisor kapasitas 50% tanpa ngalami kerusakan sing ora bisa dibatalake. Baterei lithium-ion duwe kapadhetan energi sing luwih dhuwur, umur siklus sing dawa. Baterei iki uga bisa dikosongake nggunakake rentang sing luwih gedhe, nanging iki mbutuhake biaya sing luwih dhuwur. Ana variasi biaya sing dhuwur antarane bahan kimia sing beda, batere asam timbal bisa atusan nganti ewonan dolar luwih murah tinimbang batere lithium-ion kanthi ukuran sing padha. Iki sebabe batere asam timbal paling akeh digunakake ing aplikasi surya ing negara-negara donya kaping 3 lan komunitas miskin.

Kinerja batere banget kena pengaruh degradasi sajrone umure, ora duwe kinerja sing stabil sing pungkasane gagal dadakan. Nanging, kapasitas lan sing diwenehake bisa saya suda. Ing praktik, umur batere dianggep wis entek nalika kapasitase tekan 80% saka kapasitas asline. Kanthi tembung liya, nalika ngalami penurunan kapasitas 20%. Ing praktik, iki tegese jumlah energi sing bisa diwenehake luwih sithik. Iki bisa mengaruhi periode panggunaan kanggo sistem sing independen lan jumlah jarak tempuh sing bisa ditempuh EV.

Titik liyane sing kudu digatekake yaiku keamanan. Kanthi kemajuan ing manufaktur lan teknologi, batere anyar umume luwih stabil sacara kimia. Nanging amarga riwayat degradasi lan penyalahgunaan, sel bisa mlebu ing pelarian termal sing bisa nyebabake akibat sing nggegirisi lan ing sawetara kasus mbebayani nyawa konsumen.

Mulané perusahaan-perusahaan wis ngembangaké piranti lunak pemantauan baterei (BMS) sing luwih apik kanggo ngontrol panggunaan baterei nanging uga ngawasi kahanan kesehatan supaya bisa menehi perawatan sing tepat wektu lan nyegah akibat sing saya parah.

Dudutan

Sistem panyimpenan energi jaringan nyedhiyakake kesempatan gedhe kanggo entuk kamardikan daya saka jaringan utama nanging uga nyedhiyakake sumber daya cadangan sajrone downtime lan periode beban puncak. Pangembangan ing kana bakal nggampangake pergeseran menyang sumber energi sing luwih ijo, saengga mbatesi dampak pembangkitan energi marang perubahan iklim nalika isih nyukupi kabutuhan energi kanthi pertumbuhan konsumsi sing terus-terusan.

Sistem panyimpenan energi baterei minangka sing paling umum digunakake lan paling gampang dikonfigurasi kanggo macem-macem aplikasi saben dina. Fleksibilitas sing dhuwur diimbangi karo biaya sing relatif dhuwur, sing ndadékaké pangembangan strategi pemantauan kanggo ngluwihi umur baterei sabisa-bisane. Saiki, industri lan akademisi lagi ngupayakake akeh kanggo nyelidiki lan mangerteni degradasi baterei ing macem-macem kahanan.