Электр тармагынан тышкары электр энергиясын кантип сактоо керек?

Акыркы 50 жылда дүйнөлүк электр энергиясын керектөө тынымсыз өсүп, 2021-жылы болжол менен 25 300 тераватт-саатты керектөө болжолдонууда. 4.0 өнөр жайына өтүү менен дүйнө жүзү боюнча энергияга болгон суроо-талап өсүүдө. Бул сандар жыл сайын өсүп жатат, өнөр жай жана башка экономикалык тармактардын энергияга болгон муктаждыктарын кошпогондо. Бул өнөр жай жылышы жана жогорку энергия керектөө парник газдарынын ашыкча чыгарылышынан улам климаттын өзгөрүшүнүн кыйла байкаларлык кесепеттери менен коштолот. Учурда көпчүлүк электр энергиясын өндүрүүчү заводдор жана курулмалар мындай муктаждыктарды канааттандыруу үчүн казылып алынган отун булактарына (мунай жана газ) өтө таянат. Бул климаттык көйгөйлөр салттуу ыкмаларды колдонуу менен кошумча энергия өндүрүүгө тыюу салат. Ошентип, кайра жаралуучу булактардан энергияны үзгүлтүксүз жана ишенимдүү жеткирүүнү камсыз кылуу үчүн натыйжалуу жана ишенимдүү энергия сактоо системаларын иштеп чыгуу барган сайын маанилүү болуп баратат.

Энергетика тармагы кайра жаралуучу энергияга же "жашыл" чечимдерге өтүү менен жооп берди. Өткөөл мезгилге өндүрүш ыкмаларынын жакшырышы жардам берди, мисалы, шамал турбинасынын калактарын натыйжалуураак өндүрүүгө алып келди. Ошондой эле, изилдөөчүлөр фотоэлектрдик элементтердин натыйжалуулугун жогорулата алышты, бул ар бир колдонуу аянтына энергия өндүрүүнү жакшыртат. 2021-жылы күн фотоэлектрдик (ФЭ) булактарынан электр энергиясын өндүрүү бир топ көбөйүп, рекорддук 179 ТВт/саатка жетти жана 2020-жылга салыштырмалуу 22% өсүштү билдирет. Күн фотоэлектрдик технологиясы азыр дүйнөлүк электр энергиясын өндүрүүнүн 3,6% түзөт жана учурда гидроэнергетика жана шамалдан кийинки үчүнчү ири кайра жаралуучу энергия булагы болуп саналат.

Бирок, бул жетишкендиктер кайра жаралуучу энергия системаларынын айрым кемчиликтерин, негизинен жеткиликтүүлүгүн чечпейт. Бул ыкмалардын көпчүлүгү көмүр жана мунай электр станциялары сыяктуу суроо-талап боюнча энергия өндүрбөйт. Мисалы, күн энергиясынын чыгышы күн бою күн нурлануу бурчтарына жана күн панелдеринин жайгашуусуна жараша өзгөрүп турат. Ал түнкүсүн эч кандай энергия өндүрө албайт, ал эми кыш мезгилинде жана өтө булуттуу күндөрү анын чыгышы бир кыйла азаят. Шамал энергиясы да шамалдын ылдамдыгына жараша өзгөрүүлөрдөн жабыркайт. Ошондуктан, аз өндүрүштүк мезгилде энергия менен камсыздоону камсыз кылуу үчүн бул чечимдерди энергия сактоо системалары менен айкалыштыруу керек.

Энергияны сактоо системалары деген эмне?

Энергияны сактоо системалары кийинчерээк колдонуу үчүн энергияны сактай алат. Айрым учурларда, сакталган энергия менен берилген энергиянын ортосунда энергияны конвертациялоонун бир түрү болот. Эң кеңири таралган мисал - литий-иондук батареялар же коргошун-кислоталуу батареялар сыяктуу электр батареялары. Алар электроддор менен электролиттин ортосундагы химиялык реакциялар аркылуу электр энергиясын берет.

Батареялар же BESS (батарея энергиясын сактоо системасы) күнүмдүк турмушта колдонулган эң кеңири таралган энергия сактоо ыкмасын билдирет. Башка сактоо системалары, мисалы, плотинада сакталган суунун потенциалдуу энергиясын электр энергиясына айландыруучу гидроэлектрстанциялар бар. Ылдый түшкөн суу электр энергиясын өндүргөн турбинанын маховигин бурат. Дагы бир мисал - кысылган газ, бөлүнүп чыкканда газ турбинанын кубаттуулукту өндүрүүчү дөңгөлөгүн бурат.

Батареяларды башка сактоо ыкмаларынан айырмалап турган нерсе - алардын иштөө чөйрөсү. Чакан түзмөктөрдөн жана автоунаа энергиясы менен камсыздоодон баштап, тиричилик колдонмолоруна жана ири күн энергиясы фермаларына чейин, батареяларды каалаган тармактан тышкаркы сактоо колдонмолоруна кемчиликсиз интеграциялоого болот. Башка жагынан алганда, гидроэнергетика жана кысылган аба ыкмалары сактоо үчүн абдан чоң жана татаал инфраструктураны талап кылат. Бул абдан чоң чыгымдарга алып келет, аны актоо үчүн абдан чоң колдонмолорду талап кылат.

Тармактан тышкары сактоо системалары үчүн корпустарды колдонуңуз.

Буга чейин айтылгандай, тармактан тышкары сактоо системалары күн жана шамал энергиясы сыяктуу кайра жаралуучу энергия ыкмаларын колдонууга жана аларга таянууга көмөктөшө алат. Ошого карабастан, мындай системалардан чоң пайда ала турган башка колдонмолор да бар.

Шаардык электр тармактары ар бир шаардын сунушуна жана суроо-талабына жараша керектүү өлчөмдөгү электр энергиясын берүүгө багытталган. Керектүү электр энергиясы күн бою өзгөрүп турушу мүмкүн. Электр тармагынан тышкары сактоо системалары электр энергиясынын өзгөрүшүн басаңдатуу жана суроо-талаптын эң жогорку чегинде туруктуулукту камсыз кылуу үчүн колдонулган. Башка жагынан алганда, электр тармагынан тышкары сактоо системалары негизги электр тармагындагы же пландаштырылган техникалык тейлөө мезгилдериндеги күтүлбөгөн техникалык мүчүлүштүктөрдү компенсациялоо үчүн абдан пайдалуу болушу мүмкүн. Алар альтернативдүү энергия булактарын издебестен, электр энергиясына болгон муктаждыктарды канааттандыра алышат. Мисалы, 2023-жылдын февраль айынын башында Техастагы муз бороону болжол менен 262 000 адамды электр энергиясы жок калтырган, ал эми оңдоо иштери катаал аба ырайынын шарттарынан улам кечеңдеген.

Электр унаалары дагы бир колдонуу тармагы болуп саналат. Изилдөөчүлөр батареялардын иштөө мөөнөтүн жана кубаттуулук тыгыздыгын узартуу үчүн батареяларды өндүрүүнү жана заряддоо/разряддоо стратегияларын оптималдаштыруу үчүн көп күч жумшашты. Литий-иондук батареялар бул кичинекей революциянын алдыңкы сабында болуп, жаңы электр унааларында, ошондой эле электр автобустарында кеңири колдонулуп келет. Бул учурда жакшыраак батареялар туура технологиялар менен көбүрөөк жүрүүгө, ошондой эле заряддоо убактысын кыскартууга алып келиши мүмкүн.

Учкучсуз учуучу аппараттар жана мобилдик роботтор сыяктуу башка технологиялык жетишкендиктер батареяны иштеп чыгуудан чоң пайда көрдү. Ал жерде кыймыл стратегиялары жана башкаруу стратегиялары батареянын кубаттуулугуна жана берилген кубаттуулукка абдан көз каранды.

БЕСС деген эмне

BESS же батарея энергиясын сактоо системасы - бул энергияны сактоо үчүн колдонула турган энергия сактоо системасы. Бул энергия негизги тармактан же шамал энергиясы жана күн энергиясы сыяктуу кайра жаралуучу энергия булактарынан алынышы мүмкүн. Ал ар кандай конфигурацияларда (удаалаш/параллель) жайгаштырылган жана талаптарга жараша өлчөмдөрү бар бир нече батареялардан турат. Алар колдонуу үчүн туруктуу токту AC кубатына айландыруу үчүн колдонулган инверторго туташтырылган. Aбатареяны башкаруу системасы (BMS)батареянын абалын жана кубаттоо/разряддоо операциясын көзөмөлдөө үчүн колдонулат.

Башка энергия сактоо системаларына салыштырмалуу, аларды жайгаштыруу/туташуу өзгөчө ийкемдүү жана өтө кымбат инфраструктураны талап кылбайт, бирок алар дагы эле бир топ кымбатка турат жана колдонулушуна жараша үзгүлтүксүз тейлөөнү талап кылат.

BESS өлчөмдөрү жана колдонуу адаттары

Батареянын энергия сактоо системасын орнотууда көңүл буруу керек болгон маанилүү жагдай - бул өлчөмү. Канча батарейка керек? Кандай конфигурацияда? Айрым учурларда, батареянын түрү узак мөөнөттүү келечекте чыгымдарды үнөмдөө жана натыйжалуулук жагынан чечүүчү ролду ойношу мүмкүн.

Бул ар бир учур үчүн өзүнчө жүргүзүлөт, анткени колдонмолор чакан үй чарбаларынан баштап ири өнөр жай ишканаларына чейин ар кандай болушу мүмкүн.

Чакан үй чарбалары, айрыкча шаар жерлеринде, үчүн эң кеңири таралган кайра жаралуучу энергия булагы - бул фотоэлектрдик панелдерди колдонуу менен күн энергиясы. Инженер жалпысынан үй чарбасынын орточо энергия керектөөсүн эске алат жана белгилүү бир жер үчүн жыл бою күн нурлануусун баалайт. Батареялардын саны жана алардын тармагы боюнча конфигурациясы жылдын эң аз күн энергиясы менен камсыздоо учурунда үй чарбасынын муктаждыктарына дал келүү үчүн тандалып алынат, ошол эле учурда батареяларды толугу менен түгөтпөйт. Бул негизги тармактан толук көз карандысыздыкты камсыз кылуу чечимин болжолдойт.

Батареяларды салыштырмалуу орточо заряд абалында кармоо же толугу менен зарядсыздандыруу башында карама-каршы көрүнүшү мүмкүн. Кантсе да, эгерде биз аны толук потенциал менен чыгара албасак, анда эмне үчүн сактоо системасын колдонушубуз керек? Теория боюнча бул мүмкүн, бирок инвестициянын кайтарымдуулугун максималдуу түрдө жогорулатуучу стратегия бул болбошу мүмкүн.

BESSтин негизги кемчиликтеринин бири - батареялардын салыштырмалуу жогорку баасы. Ошондуктан, батареянын иштөө мөөнөтүн максималдуу түрдө жогорулатуучу колдонуу адатын же заряддоо/разряддоо стратегиясын тандоо маанилүү. Мисалы, коргошун-кислоталуу батареяларды кайтарылгыс зыян келтирбестен 50% дан төмөн заряддоо мүмкүн эмес. Литий-иондук батареялардын энергия тыгыздыгы жогору, иштөө мөөнөтү узак. Аларды чоңураак диапазондордо заряддоо да мүмкүн, бирок бул баанын жогорулашына алып келет. Ар кандай химиялык заттардын ортосунда баалардын чоң айырмачылыгы бар, коргошун-кислоталуу батареялар бирдей өлчөмдөгү литий-иондук батареяга караганда жүздөгөн доллардан миңдеген долларга чейин арзан болушу мүмкүн. Ошондуктан коргошун-кислоталуу батареялар үчүнчү дүйнө өлкөлөрүндө жана кедей коомчулуктарда күн энергиясын колдонууда эң көп колдонулат.

Батареянын иштөө мөөнөтүнүн ичинде анын иштешинин начарлашы анын туруктуу иштешине олуттуу таасир этет, ал күтүүсүздөн иштен чыгып калуу менен аяктаган туруктуу иштешине ээ эмес. Тескерисинче, берилген кубаттуулук жана кубаттуулук акырындык менен төмөндөшү мүмкүн. Иш жүзүндө, кубаттуулук баштапкы кубаттуулугунун 80% га жеткенде, батареянын иштөө мөөнөтү бүткөн деп эсептелет. Башкача айтканда, кубаттуулук 20% га төмөндөгөндө. Иш жүзүндө, бул азыраак энергия менен камсыз кылууга болот дегенди билдирет. Бул толугу менен көз карандысыз системалардын колдонуу мөөнөтүнө жана электромобилдин басып өтө турган пробегинин көлөмүнө таасир этиши мүмкүн.

Дагы бир эске алуу керек болгон жагдай - коопсуздук. Өндүрүш жана технологиянын өнүгүшү менен акыркы убактагы батареялар химиялык жактан туруктуураак болуп калды. Бирок, бузулуу жана кыянаттык менен пайдалануу тарыхынан улам, элементтер жылуулуктан ажырап, катастрофалык натыйжаларга алып келиши мүмкүн жана кээ бир учурларда керектөөчүлөрдүн өмүрүнө коркунуч келтириши мүмкүн.

Ошондуктан компаниялар батареянын колдонулушун көзөмөлдөө, ошондой эле өз убагында техникалык тейлөөнү камсыз кылуу жана оор кесепеттерден качуу үчүн анын ден соолугунун абалын көзөмөлдөө үчүн батареяны көзөмөлдөөнүн жакшыраак программасын (BMS) иштеп чыгышты.

Жыйынтык

Электр тармагынын энергия сактоочу системалары негизги электр тармагынан көз карандысыздыкка жетүү үчүн эң сонун мүмкүнчүлүк берет, ошондой эле иштебей калган учурларда жана жүктөмдүн туу чокусу мезгилинде резервдик энергия булагын камсыз кылат. Алардын өнүгүшү жашыл энергия булактарына өтүүгө көмөктөшөт, ошону менен энергия өндүрүүнүн климаттын өзгөрүшүнө тийгизген таасирин чектеп, ошол эле учурда керектөөнүн тынымсыз өсүшү менен энергияга болгон муктаждыкты канааттандырат.

Батарея энергиясын сактоо системалары эң көп колдонулат жана ар кандай күнүмдүк колдонмолор үчүн конфигурациялоо эң оңой. Алардын жогорку ийкемдүүлүгү салыштырмалуу жогорку баа менен капаланат, бул тиешелүү иштөө мөөнөтүн мүмкүн болушунча узартуу үчүн мониторинг стратегияларын иштеп чыгууга алып келет. Учурда өнөр жай жана академиялык чөйрөлөр батареянын ар кандай шарттарда бузулушун изилдөө жана түшүнүү үчүн көп күч-аракет жумшап жатышат.