Azken 50 urteotan, etengabe handitu da mundu mailako elektrizitate-kontsumoa, 2021. urtean 25.300 terawatt-orduko erabilera kalkulatuz. Industria 4.0rako trantsizioarekin, energia-eskaria handitu egiten da mundu osoan. Zifra horiek urtero handitzen ari dira, industria-sektoreen eta beste sektore ekonomiko batzuen energia-beharrak kontuan hartu gabe. Industria-aldaketa eta energia-kontsumo handia klima-aldaketaren ondorio ukigarriagoekin batera datoz, berotegi-efektuko gasen isurketa gehiegizkoengatik. Gaur egun, energia sortzeko zentral eta instalazio gehienek erregai fosilen iturrien (petrolioa eta gasa) menpe daude eskaera horiei erantzuteko. Klima-kezka horiek energia gehiago sortzea debekatzen dute metodo konbentzionalak erabiliz. Horrela, energia-biltegiratze sistema eraginkor eta fidagarriak garatzea gero eta garrantzitsuagoa bihurtu da iturri berriztagarrietatik datorren energia-hornidura jarraitua eta fidagarria bermatzeko.
Energia sektoreak energia berriztagarrietara edo "irtenbide berdeetara" aldatuz erantzun du. Trantsizioa fabrikazio tekniken hobekuntzek lagundu dute, adibidez, haize-erroten palen fabrikazio eraginkorragoa lortuz. Gainera, ikertzaileek zelula fotovoltaikoen eraginkortasuna hobetu ahal izan dute, erabilera-eremu bakoitzeko energia-sorkuntza hobea lortuz. 2021ean, eguzki-energia fotovoltaiko (PV) iturrietatik lortutako elektrizitate-sorkuntza nabarmen handitu zen, 179 TWh-ko errekorra lortuz eta % 22ko hazkundea izanik 2020arekin alderatuta. Eguzki-energia fotovoltaiko teknologiak munduko elektrizitate-sorkuntzaren % 3,6 hartzen du gaur egun, eta gaur egun hirugarren energia berriztagarrien iturri handiena da energia hidroelektrikoa eta haizearen ondoren.
Hala ere, aurrerapen hauek ez dituzte energia berriztagarrien sistemen berezko eragozpen batzuk konpontzen, batez ere erabilgarritasuna. Metodo horietako gehienek ez dute energia sortzen eskaeraren arabera, ikatz eta petrolio zentral elektrikoek bezala. Eguzki-energiaren irteerak, adibidez, egun osoan daude eskuragarri, eguzki-irradiazio angeluen eta panel fotovoltaikoen kokapenaren araberako aldaketekin. Ezin du energiarik sortu gauez, eta bere irteera nabarmen murrizten da neguan eta egun oso lainotuetan. Haize-energiak ere gorabeherak jasaten ditu haizearen abiaduraren arabera. Beraz, irtenbide hauek energia biltegiratzeko sistemekin konbinatu behar dira, irteera baxuko aldietan energia-hornidura mantentzeko.
Zer dira energia biltegiratzeko sistemak?
Energia biltegiratzeko sistemek energia gorde dezakete geroago erabiltzeko. Kasu batzuetan, energia-bihurketa mota bat egongo da biltegiratutako energiaren eta emandako energiaren artean. Adibiderik ohikoena litio-ioizko bateriak edo berun-azidozko bateriak bezalako bateria elektrikoak dira. Energia elektrikoa ematen dute elektrodoen eta elektrolitoaren arteko erreakzio kimikoen bidez.
Bateriak, edo BESS (baterien energia biltegiratzeko sistema), eguneroko bizitzako aplikazioetan erabiltzen den energia biltegiratzeko metodorik ohikoena dira. Beste biltegiratze sistema batzuk ere badaude, hala nola zentral hidroelektrikoek, presa batean biltegiratutako uraren energia potentziala energia elektriko bihurtzen dutenak. Behera erortzen den urak turbina baten bolantea biraraziko du, eta horrek energia elektrikoa sortzen du. Beste adibide bat gas konprimitua da; askatzean, gasak turbinaren gurpila biraraziko du energia sortuz.
Bateriak beste biltegiratze-metodoetatik bereizten dituena haien funtzionamendu-eremu potentziala da. Gailu txikietatik eta automobilen energia-horniduratik hasi eta etxeko aplikazioetaraino eta eguzki-parke handietaraino, bateriak saretik kanpoko edozein biltegiratze-aplikaziotan integra daitezke modu ezin hobean. Bestalde, energia hidroelektrikoko eta aire konprimituko metodoek azpiegitura oso handiak eta konplexuak behar dituzte biltegiratzeko. Horrek kostu oso handiak dakartza, eta aplikazio oso handiak behar dira justifikatzeko.
Aurretik aipatu bezala, saretik kanpoko biltegiratze sistemek energia berriztagarrien metodoen erabilera eta mendekotasuna erraztu dezakete, hala nola eguzki-energia eta haize-energia. Hala ere, badira sistema horietatik etekin handia atera dezaketen beste aplikazio batzuk ere.
Hiriko sare elektrikoek hiri bakoitzaren eskaintzaren eta eskariaren araberako energia kopuru egokia ematea dute helburu. Behar den energia egunean zehar alda daiteke. Sareetatik kanpoko biltegiratze sistemak erabili dira gorabeherak arintzeko eta eskari puntako kasuetan egonkortasun handiagoa emateko. Beste ikuspegi batetik, saretik kanpoko biltegiratze sistemak oso onuragarriak izan daitezke sare elektriko nagusian edo mantentze-lan programatuetan aurreikusi gabeko edozein akats tekniko konpentsatzeko. Energia-beharrak ase ditzakete energia-iturri alternatiboak bilatu beharrik gabe. Adibidez, 2023ko otsailaren hasieran Texasko izotz-ekaitza aipa daiteke, 262.000 pertsona inguru argindarrik gabe utzi zituena, konponketak atzeratu ziren bitartean eguraldi-baldintza zailen ondorioz.
Ibilgailu elektrikoak beste aplikazio bat dira. Ikertzaileek ahalegin handia egin dute baterien fabrikazioa eta kargatzeko/deskargatzeko estrategiak optimizatzeko, baterien iraupena eta potentzia-dentsitatea luzatzeko. Litio-ioizko bateriak iraultza txiki honen abangoardian egon dira eta asko erabili dira auto elektriko berrietan, baina baita autobus elektrikoetan ere. Kasu honetan, bateria hobeek kilometraje handiagoa ekar dezakete, baina baita kargatzeko denborak murriztu ere, teknologia egokiekin.
Beste aurrerapen teknologiko batzuek, hala nola UAVek eta robot mugikorrek, asko onuratu dute baterien garapenetik. Mugimendu-estrategiak eta kontrol-estrategiak bateriaren edukieraren eta emandako potentziaren araberakoak dira neurri handi batean.
BESS edo bateriaren energia biltegiratzeko sistema energia biltegiratzeko erabil daitekeen energia biltegiratzeko sistema bat da. Energia hau sare nagusitik edo energia berriztagarrien iturrietatik etor daiteke, hala nola haize-energia eta eguzki-energia. Konfigurazio desberdinetan (seriean/paraleloan) antolatutako eta beharren arabera tamainatutako hainbat bateriaz osatuta dago. Inbertsore batera konektatuta daude, eta bateria horrek korronte zuzena korronte alterno bihurtzeko erabiltzen da erabilerarako. Abateria kudeatzeko sistema (BMS)Bateriaren egoera eta kargatzeko/deskargatzeko eragiketa kontrolatzeko erabiltzen da.
Beste energia biltegiratzeko sistemekin alderatuta, bereziki malguak dira jartzeko/konektatzeko eta ez dute azpiegitura oso garestirik behar, baina hala ere kostu handia dute eta mantentze-lan erregularragoak behar dituzte erabileraren arabera.
Kasuz kasu egiten da hau, aplikazioak etxe txikietatik hasi eta industria-lantegi handietaraino har daitezkeelako.
Etxe txikientzako energia berriztagarrien iturririk ohikoena, batez ere hiriguneetan, panel fotovoltaikoak erabiltzen dituen eguzki-energia da. Ingeniariak, oro har, etxearen batez besteko energia-kontsumoa kontuan hartuko luke eta kokapen zehatzerako urtean zehar eguzki-irradiantzia ebaluatuko luke. Baterien kopurua eta haien sarearen konfigurazioa aukeratzen dira urteko eguzki-energia hornidura baxuenean etxearen eskaerei erantzuteko, bateriak guztiz hustu gabe. Horrek sare nagusiarekiko energia-independentzia osoa izateko irtenbide bat suposatzen du.
Karga-egoera nahiko moderatua mantentzea edo bateriak guztiz ez deskargatzea hasieran kontraesankorra izan daiteke. Azken finean, zertarako erabili biltegiratze-sistema bat bere potentzial osoa atera ezin badugu? Teorian posible da, baina baliteke ez izatea inbertsioaren itzulera maximizatzen duen estrategia.
BESSen desabantaila nagusietako bat baterien kostu nahiko altua da. Beraz, ezinbestekoa da bateriaren iraupena maximizatzen duen erabilera ohitura edo kargatzeko/deskargatzeko estrategia bat aukeratzea. Adibidez, berun-azidozko bateriak ezin dira % 50eko edukieraren azpitik deskargatu kalte itzulezinak jasan gabe. Litio-ioizko bateriek energia-dentsitate handiagoa eta ziklo-bizitza luzea dute. Distantzia handiagoak erabiliz deskargatu daitezke, baina horrek prezioa handitzea dakar. Kostu-aldaera handia dago produktu kimiko desberdinen artean, berun-azidozko bateriak ehunka edo milaka dolar merkeagoak izan daitezke tamaina bereko litio-ioizko bateria bat baino. Horregatik, berun-azidozko bateriak dira eguzki-aplikazioetan gehien erabiltzen direnak hirugarren munduko herrialdeetan eta komunitate pobreetan.
Bateriaren errendimendua asko kaltetzen da bere bizitza-iraupenean zehar degradazioak; ez du bat-bateko matxurarekin amaitzen den errendimendu egonkorrik. Horren ordez, emandako edukiera pixkanaka gutxitu daiteke. Praktikan, bateriaren bizitza agortutzat jotzen da bere edukiera jatorrizko edukieraren % 80ra iristen denean. Beste era batera esanda, % 20ko edukiera galtzen duenean. Praktikan, horrek esan nahi du energia kopuru txikiagoa eman daitekeela. Horrek eragina izan dezake sistema guztiz independenteen erabilera-aldietan eta ibilgailu elektriko batek egin dezakeen kilometrajean.
Kontuan hartu beharreko beste puntu bat segurtasuna da. Fabrikazioan eta teknologian egindako aurrerapenekin, azken bateriak, oro har, kimikoki egonkorragoak izan dira. Hala ere, degradazioaren eta gehiegizko erabileraren ondorioz, zelulak ihes termikoan gerta daitezke, eta horrek emaitza katastrofikoak ekar ditzake eta, kasu batzuetan, kontsumitzaileen bizitza arriskuan jar dezake.
Ondorioa
Sare elektrikoaren energia biltegiratzeko sistemek aukera bikaina eskaintzen dute sare nagusiarekiko independentzia energetikoa lortzeko, baina baita energia-iturri babeskopia bat ere eskaintzen dute geldialdietan eta karga puntako aldietan. Garapen horrek energia-iturri berdeagoetara igarotzea erraztuko luke, eta horrela, energia-sorkuntzak klima-aldaketan duen eragina mugatuko luke, eta, aldi berean, energia-beharrak asetuko lituzke kontsumoaren etengabeko hazkundearekin.
Baterien energia biltegiratzeko sistemak dira eguneroko aplikazio desberdinetarako gehien erabiltzen direnak eta konfiguratzeko errazenak. Haien malgutasun handia kostu nahiko altuarekin konpentsatzen da, eta horrek monitorizazio-estrategiak garatzera eramaten du dagokion bizitza ahalik eta gehien luzatzeko. Gaur egun, industriak eta akademiak ahalegin handia egiten ari dira bateriaren degradazioa baldintza desberdinetan ikertzeko eta ulertzeko.
Erlazionatutako artikulua:
Energia-irtenbide pertsonalizatuak – Energiarako sarbidea lortzeko ikuspegi iraultzaileak
Energia Berriztagarrien Maximizazioa: Bateriaren Energia Biltegiratzearen Zeregina
Itsas energia biltegiratzeko sistemetarako bateria-teknologiaren aurrerapenak
