An de leschte 50 Joer ass de weltwäite Stroumverbrauch kontinuéierlech geklommen, mat engem geschätzte Gebrauch vu ronn 25.300 Terawattstonnen am Joer 2021. Mam Iwwergank zur Industrie 4.0 gëtt et eng Erhéijung vum Energiebedarf weltwäit. Dës Zuele klammen all Joer, ouni de Stroumbedarf vun den industriellen an anere Wirtschaftssecteuren ze berücksichtegen. Dës industriell Verrécklung an den héije Stroumverbrauch gi mat méi konkrete Klimawandeleffekter duerch exzessiv Emissioune vu Treibhausgase gekoppelt. Aktuell sinn déi meescht Kraaftwierker a -anlagen staark op fossil Brennstoffer (Ueleg a Gas) ugewisen, fir dëse Bedarf ze decken. Dës Klimabedenken verhënneren eng zousätzlech Energieproduktioun mat konventionelle Methoden. Dofir ass d'Entwécklung vun effizienten an zouverléissege Energiespeichersystemer ëmmer méi wichteg ginn, fir eng kontinuéierlech an zouverlässeg Energieversuergung aus erneierbaren Quellen ze garantéieren.
Den Energiesecteur huet reagéiert andeems hien op erneierbar Energien oder "gréng" Léisunge wiesselt. Den Iwwergank gouf duerch verbessert Produktiounstechniken ënnerstëtzt, déi zum Beispill zu enger méi effizienter Produktioun vu Wandturbinnenschienen gefouert hunn. Ausserdeem konnten d'Fuerscher d'Effizienz vu Photovoltaikzellen verbesseren, wat zu enger besserer Energieproduktioun pro Notzungsberäich gefouert huet. Am Joer 2021 ass d'Stroumproduktioun aus Solarphotovoltaik (PV) Quellen däitlech eropgaang, mat engem Rekord vun 179 TWh an engem Wuesstem vun 22% am Verglach zum Joer 2020. D'Solar-PV-Technologie mécht elo 3,6% vun der globaler Stroumproduktioun aus a stellt de Moment déi drëttgréisst erneierbar Energiequell no Waasserkraaft a Wandenergie duer.
Dës Duerchbréch léisen awer net e puer vun den inherenten Nodeeler vun erneierbaren Energiesystemer, virun allem d'Disponibilitéit. Déi meescht vun dëse Methoden produzéieren keng Energie op Ufro wéi Kuelen- a Pëtrolskraaftwierker. D'Solarenergie ass zum Beispill de ganzen Dag iwwer verfügbar, mat Variatiounen jee no Sonnestrahlungswénkel an der Positioun vun de PV-Paneele. Si kann an der Nuecht keng Energie produzéieren, während hir Leeschtung am Wanter an un ganz bewölkten Deeg däitlech reduzéiert ass. Wandenergie leid och ënner Schwankungen jee no Wandgeschwindegkeet. Dofir mussen dës Léisunge mat Energiespeichersystemer gekoppelt ginn, fir d'Energieversuergung a Perioden mat gerénger Leeschtung z'erhalen.
Wat sinn Energiespeichersystemer?
Energiespeichersystemer kënnen Energie späicheren, fir se spéider ze benotzen. A verschiddene Fäll gëtt et eng Form vun Energiekonversioun tëscht gespäicherter Energie an der geliwwerter Energie. Dat heefegst Beispill sinn elektresch Batterien wéi Lithium-Ionen-Batterien oder Bläibatterien. Si liwweren elektresch Energie duerch chemesch Reaktiounen tëscht den Elektroden an dem Elektrolyt.
Batterien, oder BESS (Batterie-Energiespeichersystem), stellen déi heefegst Energiespeichermethod duer, déi am Alldag benotzt gëtt. Et gëtt och aner Späichersystemer, wéi zum Beispill Waasserkraaftwierker, déi déi potenziell Energie vum Waasser, dat an engem Damm gespäichert ass, an elektresch Energie ëmwandelen. D'Waasser, dat eroffällt, dréit d'Schwéngrad vun enger Turbin, déi elektresch Energie produzéiert. En anert Beispill ass kompriméiert Gas, bei der Fräisetzung dréit d'Gas d'Rad vun der Turbin a produzéiert doduerch Energie.
Wat Batterien vun anere Späichermethoden ënnerscheet, sinn hir potenziell Uwendungsgebidder. Vu klenge Geräter an Autosstroumversuergung bis hin zu Haushaltsapplikatiounen a grousse Solarparken, kënne Batterien nahtlos an all Off-Grid-Späicherapplikatioun integréiert ginn. Op der anerer Säit erfuerderen Waasserkraaft- a Drockloftmethoden ganz grouss a komplex Infrastrukturen fir d'Späicherung. Dëst féiert zu ganz héije Käschten, déi ganz grouss Uwendungen erfuerderen, fir datt et gerechtfäerdegt ass.
Benotzungsfäll fir Off-Grid-Späichersystemer.
Wéi virdru scho gesot, kënnen Off-Grid-Späichersystemer d'Benotzung an d'Ofhängegkeet vun erneierbaren Energiemethoden wéi Solar- a Wandenergie erliichteren. Trotzdeem ginn et aner Uwendungen, déi staark vun esou Systemer profitéiere kënnen.
D'Stroumnetzer vun de Stied zielen drop of, déi richteg Quantitéit u Stroum ze liwweren, baséiert op der Offer an der Nofro vun all Stad. De Stroumbedarf ka während dem Dag schwanken. Off-Grid-Späichersystemer goufe benotzt, fir Schwankungen ze dämpfen a méi Stabilitéit a Fäll vu Spëtzefuerderung ze bidden. Aus enger anerer Perspektiv kënnen Off-Grid-Späichersystemer ganz nëtzlech sinn, fir all onvirgesinn technesche Feeler am Haaptstroumnetz oder während geplangten Ënnerhaltsperioden ze kompenséieren. Si kënnen de Stroumbedarf decken, ouni no alternativen Energiequellen ze sichen. Zum Beispill kann een den Äisstuerm an Texas Ufank Februar 2023 nennen, deen ongeféier 262.000 Leit ouni Stroum hannerlooss huet, während Reparaturen wéinst de schwierege Wiederkonditiounen verspéit goufen.
Elektroautoen sinn eng aner Uwendung. Fuerscher hunn vill Effort investéiert fir d'Batterieproduktioun an d'Lade-/Entluedungsstrategien ze optimiséieren, fir d'Liewensdauer an d'Leeschtungsdicht vu Batterien ze verlängeren. Lithium-Ionen-Batterien hunn un der Spëtzt vun dëser klenger Revolutioun gehandelt a goufen extensiv an neien Elektroautoen, awer och an Elektrobussen agesat. Besser Batterien kënnen an dësem Fall zu enger méi grousser Kilometerleistung féieren, awer och zu verkierzten Ladezäiten mat de richtegen Technologien.
Aner technologesch Fortschrëtter wéi Drohnen a mobil Roboter hunn immens vun der Batterieentwécklung profitéiert. Hir Bewegungsstrategien a Kontrollstrategien hänken staark vun der Batteriekapazitéit an der geliwwerter Leeschtung of.
Wat ass e BESS
E BESS oder Batterie-Energiespeichersystem ass en Energiespeichersystem, dat benotzt ka ginn, fir Energie ze späicheren. Dës Energie kann aus dem Haaptstroumnetz oder aus erneierbaren Energiequellen, wéi Wandenergie a Solarenergie, kommen. Et besteet aus verschiddene Batterien, déi a verschiddene Konfiguratiounen (Serie/Parallel) arrangéiert sinn a jee no Bedarf dimensionéiert sinn. Si sinn un en Inverter ugeschloss, deen d'Gläichstroum an Wiesselstroum fir d'Benotzung ëmwandelt. E Batteriemanagementsystem (BMS) gëtt benotzt, fir den Zoustand vun der Batterie an den Oplued-/Entluedungsprozess ze iwwerwaachen.
Am Verglach mat aneren Energiespeichersystemer si se besonnesch flexibel ze placéieren/unzeschléissen a brauchen keng héich deier Infrastruktur, awer si bréngen ëmmer nach bedeitend Käschten a brauchen jee no Benotzung méi reegelméisseg Ënnerhalt.
BESS Gréissten a Benotzungsgewunnechten
E wichtege Punkt, deen een bei der Installatioun vun engem Batterie-Energiespeichersystem berécksiichtege soll, ass d'Dimensioun. Wéi vill Batterien sinn néideg? A wéi enger Konfiguratioun? A verschiddene Fäll kann den Typ vun der Batterie laangfristeg eng entscheedend Roll spillen, wat d'Käschtenerspuernisser an d'Effizienz ugeet.
Dëst gëtt vu Fall zu Fall gemaach, well d'Applikatioune vu klenge Stéit bis zu groussen Industrieanlagen reeche kënnen.
Déi heefegst erneierbar Energiequell fir kleng Stéit, besonnesch a Stied, ass Solarenergie mat Photovoltaikpanneauen. Den Ingenieur géif am Allgemengen den duerchschnëttleche Stroumverbrauch vum Stot berücksichtegen an d'Sonnestralung iwwer d'Joer fir déi spezifesch Plaz analyséieren. D'Zuel vun de Batterien an hir Netzkonfiguratioun ginn esou gewielt, datt se dem Stotbedarf während der niddregster Solarstroumversuergung vum Joer entspriechen, ouni d'Batterien komplett ze entlueden. Dëst setzt eng Léisung viraus, déi komplett onofhängeg vum Haaptstroumnetz ass.
E relativ moderaten Opluedungszoustand ze halen oder d'Batterien net komplett ze entlueden ass eppes, wat am Ufank kontraintuitiv wier. Firwat soll een e Späichersystem benotzen, wann ee säi vollt Potenzial net ausschöpfe kann? Theoreetesch ass et méiglech, awer et ass vläicht net déi Strategie, déi de Rendement op d'Investitioun maximéiert.
Ee vun den Haaptnodeeler vu BESS ass de relativ héije Präis vun de Batterien. Dofir ass et essentiell, eng Benotzungsgewunnecht oder eng Lade-/Entluedstrategie ze wielen, déi d'Liewensdauer vun de Batterien maximéiert. Zum Beispill kënnen Bläibatterien net ënner 50% Kapazitéit entlueden, ouni irreversibel Schued ze verursaachen. Lithium-Ionen-Batterien hunn eng méi héich Energiedicht an eng laang Liewensdauer. Si kënnen och mat gréissere Reechwäiten entlueden ginn, awer dat geet mat engem méi héije Präis. Et gëtt eng grouss Variatioun an de Käschten tëscht de verschiddene Chemikalien, Bläibatterien kënnen Honnerte bis Dausende vun Dollar méi bëlleg sinn wéi eng Lithium-Ionen-Batterie vun der selwechter Gréisst. Dofir gi Bläibatterien am meeschte benotzt a Solaranlagen an Drëttweltlänner an aarme Gemeinschaften.
D'Leeschtung vun der Batterie gëtt staark duerch eng Verschlechterung während hirer Liewensdauer beaflosst; si huet keng stabil Leeschtung, déi mat engem plötzlechen Ausfall ophält. Amplaz kann d'Kapazitéit an d'Liwwerung progressiv verschwannen. An der Praxis gëllt d'Liewensdauer vun enger Batterie als ofgelaf, wann hir Kapazitéit 80% vun hirer ursprénglecher Kapazitéit erreecht. An anere Wierder, wann se eng Kapazitéitsverschlechterung vun 20% erlieft. An der Praxis bedeit dat, datt eng méi niddreg Quantitéit un Energie geliwwert ka ginn. Dëst kann d'Benotzungsdauer fir voll onofhängeg Systemer an d'Kilometerleistung, déi en Elektroauto maache kann, beaflossen.
En anere Punkt, deen ze berécksiichtegen ass, ass d'Sécherheet. Mat de Fortschrëtter an der Fabrikatioun an der Technologie sinn déi rezent Batterien am Allgemengen chemesch méi stabil. Wéinst der Degradatioun an dem Mëssbrauch kënnen d'Zellen awer thermesch ausfalen, wat zu katastrophale Konsequenze féiere kann an a verschiddene Fäll d'Liewe vun de Konsumenten a Gefor brénge kann.
Dofir hunn d'Entreprisen eng besser Batterie-Iwwerwaachungssoftware (BMS) entwéckelt, fir de Batterieverbrauch ze kontrolléieren, awer och den Zoustand vun der Batterie ze iwwerwaachen, fir rechtzäiteg Ënnerhalt ze garantéieren a verschlëmmert Konsequenzen ze vermeiden.
Conclusioun
D'Energiespeichersystemer am Netz bidden eng grouss Méiglechkeet, fir onofhängeg vun der Energieversuergung vum Haaptnetz ze sinn, awer si bidden och eng Reservequell vu Stroum während Ausfallzäiten a Spëtzelastzäiten. Dës Entwécklung géif de Wiessel op méi gréng Energiequellen erliichteren, wouduerch den Impakt vun der Energieproduktioun op de Klimawandel limitéiert gëtt, wärend gläichzäiteg den Energiebedarf mat engem stännege Wuesstem vum Konsum definéiert gëtt.
Batterie-Energiespeichersystemer sinn déi am meeschte verbreet an am einfachsten ze konfiguréieren fir verschidden alldeeglech Uwendungen. Hir héich Flexibilitéit gëtt duerch relativ héich Käschten entgéintgewierkt, wat zu der Entwécklung vu Kontrollstrategien féiert fir déi jeeweileg Liewensdauer sou vill wéi méiglech ze verlängeren. Aktuell investéieren d'Industrie an d'Wëssenschaft vill Effort fir den Degradatioun vu Batterien ënner verschiddene Konditiounen z'ënnersichen a ze verstoen.
