Hoe kinne jo elektrisiteit fan it net opslaan?

Yn 'e ôfrûne 50 jier is der in trochgeande tanimming west fan it wrâldwide elektrisiteitsferbrûk, mei in rûsde gebrûk fan sawat 25.300 terawattoeren yn it jier 2021. Mei de oergong nei yndustry 4.0 is der in tanimming fan 'e enerzjyfraach oer de hiele wrâld. Dizze sifers nimme elk jier ta, sûnder de enerzjybehoeften fan yndustriële en oare ekonomyske sektoaren mei te rekkenjen. Dizze yndustriële ferskowing en hege enerzjyferbrûk wurde keppele oan mear tastbere effekten fan klimaatferoaring fanwegen oermjittige útstjit fan broeikasgassen. Op it stuit binne de measte enerzjyproduksjesintrales en -foarsjennings sterk ôfhinklik fan fossile brânstofboarnen (oalje en gas) om oan sokke easken te foldwaan. Dizze klimaatsoargen ferbiede ekstra enerzjyproduksje mei konvinsjonele metoaden. Dêrom is de ûntwikkeling fan effisjinte en betroubere enerzjyopslachsystemen hieltyd wichtiger wurden om in trochgeande en betroubere oanfier fan enerzjy út duorsume boarnen te garandearjen.

De enerzjysektor hat reagearre troch te ferskowen nei duorsume enerzjy of "griene" oplossingen. De oergong is holpen troch ferbettere produksjetechniken, wat bygelyks liede ta effisjintere produksje fan wynmûneblêden. Ek hawwe ûndersikers de effisjinsje fan fotovoltaïsche sellen ferbetterje kinnen, wat liedt ta bettere enerzjyopwekking per gebrûksgebiet. Yn 2021 naam de elektrisiteitsopwekking út sinne-fotovoltaïsche (PV) boarnen signifikant ta, mei in rekord fan 179 TWh en in groei fan 22% yn ferliking mei 2020. Sinne-PV-technology is no goed foar 3,6% fan 'e wrâldwide elektrisiteitsopwekking en is op it stuit de tredde grutste duorsume enerzjyboarne nei wetterkrêft en wyn.

Dizze trochbraken lossen lykwols guon fan 'e ynherinte neidielen fan duorsume enerzjysystemen net op, benammen beskikberens. De measte fan dizze metoaden produsearje gjin enerzjy op oanfraach lykas stienkoal- en oaljesintrales. Sinne-enerzjyútfier is bygelyks de hiele dei beskikber mei fariaasjes ôfhinklik fan sinnestrielingshoeken en posysje fan PV-panielen. It kin gjin enerzjy produsearje yn 'e nacht, wylst de útfier yn 'e winter en op tige bewolkte dagen signifikant fermindere is. Wynenerzjy hat ek lêst fan fluktuaasjes ôfhinklik fan 'e wynsnelheid. Dêrom moatte dizze oplossingen keppele wurde oan enerzjyopslachsystemen om de enerzjyfoarsjenning te behâlden yn perioaden mei lege útfier.

Wat binne enerzjyopslachsystemen?

Enerzjyopslachsystemen kinne enerzjy opslaan om letter brûkt te wurden. Yn guon gefallen sil der in foarm fan enerzjykonverzje wêze tusken opsleine enerzjy en levere enerzjy. It meast foarkommende foarbyld binne elektryske batterijen lykas lithium-ionbatterijen of lead-soerbatterijen. Se leverje elektryske enerzjy troch gemyske reaksjes tusken de elektroden en de elektrolyt.

Batterijen, of BESS (batterij-enerzjyopslachsysteem), binne de meast foarkommende enerzjyopslachmetoade dy't brûkt wurdt yn it deistich libben. Der besteane oare opslachsystemen, lykas wetterkrêftsintrales, dy't de potensjele enerzjy fan wetter opslein yn in daam omsette yn elektryske enerzjy. It wetter dat nei ûnderen falt, sil it driuwtsjil fan in turbine draaie dy't elektryske enerzjy produseart. In oar foarbyld is komprimearre gas; by frijlitting sil it gas it tsjil fan 'e turbine draaie en enerzjy produsearje.

Wat batterijen ûnderskiedt fan oare opslachmetoaden binne har potinsjele wurkgebieten. Fan lytse apparaten en auto-stroomfoarsjenning oant húshâldlike tapassingen en grutte sinneparken, batterijen kinne naadloos yntegrearre wurde yn elke off-grid opslachtapassing. Oan 'e oare kant fereaskje wetterkrêft en persluchtmetoaden tige grutte en komplekse ynfrastruktueren foar opslach. Dit liedt ta tige hege kosten dy't tige grutte tapassingen fereaskje om it te rjochtfeardigjen.

Gebrûksgefallen foar off-grid opslachsystemen.

Lykas earder neamd, kinne off-grid opslachsystemen it gebrûk en de ôfhinklikens fan duorsume enerzjymetoaden lykas sinne- en wynenerzjy fasilitearje. Dochs binne d'r oare tapassingen dy't sterk profitearje kinne fan sokke systemen.

Stêdske stroomnetten binne rjochte op it leverjen fan de juste hoemannichte stroom op basis fan it oanbod en de fraach fan elke stêd. De fereaske stroom kin de hiele dei fluktuearje. Off-grid opslachsystemen binne brûkt om fluktuaasjes te ferminderjen en mear stabiliteit te bieden yn gefallen fan pykfraach. Fanút in oar perspektyf kinne off-grid opslachsystemen tige foardielich wêze om te kompensearjen foar elke ûnfoarsjoene technyske flater yn it haadstroomnet of tidens plande ûnderhâldsperioaden. Se kinne foldwaan oan stroombehoeften sûnder te sykjen nei alternative enerzjyboarnen. Men kin bygelyks de iisstoarm yn Teksas begjin febrewaris 2023 neame, dy't sawat 262.000 minsken sûnder stroom liet, wylst reparaasjes fertrage waarden fanwegen de drege waarsomstannichheden.

Elektryske auto's binne in oare tapassing. Undersykers hawwe in soad muoite dien om batterijproduksje en oplaad-/ûntlaadstrategyen te optimalisearjen om de libbensdoer en krêfttichtens fan batterijen te ferlingjen. Lithium-ion-batterijen hawwe foaroan stien yn dizze lytse revolúsje en binne breed brûkt yn nije elektryske auto's, mar ek yn elektryske bussen. Bettere batterijen kinne yn dit gefal liede ta in gruttere kilometerstân, mar ek koartere oplaadtiden mei de juste technologyen.

Oare technologyske foarútgong lykas drones en mobile robots hawwe sterk profitearre fan batterijûntwikkeling. Harren bewegingsstrategyen en kontrôlestrategyen binne sterk ôfhinklik fan 'e batterijkapasiteit en levere stroom.

Wat is in BESS

In BESS of batterij-enerzjyopslachsysteem is in enerzjyopslachsysteem dat brûkt wurde kin om enerzjy op te slaan. Dizze enerzjy kin komme fan it haadnet of fan duorsume enerzjyboarnen lykas wynenerzjy en sinne-enerzjy. It is gearstald út meardere batterijen dy't yn ferskate konfiguraasjes (searje/parallel) arranzjearre binne en op grutte binne basearre op 'e easken. Se binne ferbûn mei in omvormer dy't brûkt wurdt om de gelijkstroom om te setten yn wikselstroom foar gebrûk. Inbatterijbehearsysteem (BMS)wurdt brûkt om de batterijstatus en it opladen/ûntladen te kontrolearjen.

Yn ferliking mei oare enerzjyopslachsystemen binne se benammen fleksibel te pleatsen/oan te sluten en hawwe se gjin tige djoere ynfrastruktuer nedich, mar se komme noch altyd mei in flinke priis en fereaskje regelmjittiger ûnderhâld ôfhinklik fan it gebrûk.

BESS-grutte en gebrûksgewoanten

In krúsjaal punt om oan te pakken by it ynstallearjen fan in batterij-enerzjyopslachsysteem is de grutte. Hoefolle batterijen binne nedich? Yn hokker konfiguraasje? Yn guon gefallen kin it type batterij op 'e lange termyn in krúsjale rol spylje yn termen fan kostenbesparring en effisjinsje.

Dit wurdt fan gefal ta gefal dien, om't tapassingen kinne fariearje fan lytse húshâldens oant grutte yndustriële planten.

De meast foarkommende duorsume enerzjyboarne foar lytse húshâldens, benammen yn stedske gebieten, is sinne-enerzjy mei fotovoltaïsche panielen. De yngenieur soe yn 't algemien it gemiddelde enerzjyferbrûk fan 'e húshâlding beskôgje en de sinnestrieling oer it jier beoardielje foar de spesifike lokaasje. It oantal batterijen en har netkonfiguraasje wurde keazen om te oerienkommen mei de fraach fan 'e húshâlding tidens de leechste sinne-enerzjyfoarsjenning fan it jier, sûnder de batterijen folslein te ûntladen. Dit giet út fan in oplossing om folsleine enerzjyûnôfhinklikens fan it haadnet te hawwen.

It behâlden fan in relatyf matige ladingsteat of it net folslein ûntladen fan 'e batterijen is wat dat yn it earstoan tsjin de yntuysje liket. Wêrom in opslachsysteem brûke as wy it folsleine potinsjeel net kinne benutte? Yn teory is it mooglik, mar it is miskien net de strategy dy't it rendemint op ynvestearring maksimalisearret.

Ien fan 'e wichtichste neidielen fan BESS is de relatyf hege kosten fan batterijen. Dêrom is it essensjeel om in gebrûksgewoante of in oplaad-/ûntlaadstrategy te kiezen dy't de libbensdoer fan 'e batterij maksimalisearret. Bygelyks, leadsoerbatterijen kinne net ûnder 50% kapasiteit ûntladen wurde sûnder ûnomkearbere skea te lijen. Lithium-ionbatterijen hawwe in hegere enerzjytichtens, in lange libbensdoer. Se kinne ek ûntladen wurde mei gruttere beriken, mar dit komt mei in hegere priis. D'r is in hege ferskil yn kosten tusken ferskate gemyske stoffen, leadsoerbatterijen kinne hûnderten oant tûzenen dollars goedkeaper wêze as in lithium-ionbatterij fan deselde grutte. Dêrom wurde leadsoerbatterijen it meast brûkt yn sinne-enerzjy-tapassingen yn lannen fan 'e tredde wrâld en earme mienskippen.

De prestaasjes fan 'e batterij wurde sterk beynfloede troch degradaasje tidens syn libbensdoer; it hat gjin stabile prestaasjes dy't einigje mei in hommelse falen. Ynstee dêrfan kinne de kapasiteit en it levere kapasiteit stadichoan ôfnimme. Yn 'e praktyk wurdt de libbensdoer fan in batterij beskôge as oprûn as de kapasiteit 80% fan syn oarspronklike kapasiteit berikt. Mei oare wurden, as it in kapasiteitsfermindering fan 20% ûnderfynt. Yn 'e praktyk betsjut dit dat in legere hoemannichte enerzjy levere wurde kin. Dit kin ynfloed hawwe op gebrûksperioaden foar folslein ûnôfhinklike systemen en de hoemannichte kilometers dy't in elektryske auto ôflizze kin.

In oar punt om te beskôgjen is feiligens. Mei foarútgong yn produksje en technology binne resinte batterijen yn 't algemien gemysk stabiler west. Troch degradaasje en misbrûk kinne sellen lykwols termysk útrinne, wat kin liede ta katastrofale gefolgen en yn guon gefallen it libben fan 'e konsuminten yn gefaar bringe.

Dêrom hawwe bedriuwen bettere batterijmonitoringsoftware (BMS) ûntwikkele om it gebrûk fan 'e batterij te kontrolearjen, mar ek de sûnensstatus te kontrolearjen om op 'e tiid ûnderhâld te leverjen en fergrutte gefolgen te foarkommen.

Konklúzje

Fan it net biede enerzjyopslachsystemen in geweldige kâns om ûnôfhinklik te wêzen fan it haadnet, mar leverje ek in reservekopyboarne foar enerzjy tidens stilstân en pyklastperioaden. Har ûntwikkeling soe de oergong nei grienere enerzjyboarnen fasilitearje, wêrtroch't de ynfloed fan enerzjyopwekking op klimaatferoaring beheind wurdt, wylst dochs foldien wurdt oan de enerzjybehoeften mei in konstante groei yn konsumpsje.

Batterij-enerzjyopslachsystemen binne it meast brûkt en it maklikst te konfigurearjen foar ferskate deistige tapassingen. Harren hege fleksibiliteit wurdt kompensearre troch in relatyf hege kosten, wat liedt ta de ûntwikkeling fan monitoringstrategyen om de respektive libbensdoer safolle mooglik te ferlingjen. Op it stuit dogge de yndustry en de akademy in soad muoite om batterijdegradaasje ûnder ferskate omstannichheden te ûndersykjen en te begripen.