Электр энергиясен челтәрдән читтә ничек сакларга?

Соңгы 50 ел эчендә глобаль электр энергиясен куллану даими рәвештә артты, 2021 елда якынча 25,300 тераватт-сәгать кулланылды дип фаразлана. 4.0 сәнәгатькә күчү белән бөтен дөньяда энергиягә ихтыяҗ арта. Бу саннар ел саен арта, сәнәгать һәм башка икътисади секторларның энергиягә ихтыяҗын исәпкә алмаганда. Бу сәнәгать үзгәреше һәм югары энергия куллану парник газларының артык чыгарылуы аркасында климат үзгәрешенең сизелерлек йогынтысы белән бергә бара. Хәзерге вакытта күпчелек электр станцияләре һәм корылмалары мондый ихтыяҗларны канәгатьләндерү өчен казылма ягулык чыганакларына (нефть һәм газ) нык таяна. Бу климат проблемалары гадәти ысуллар кулланып өстәмә энергия җитештерүне тыя. Шулай итеп, яңартыла торган чыганаклардан энергияне өзлексез һәм ышанычлы тәэмин итү өчен нәтиҗәле һәм ышанычлы энергия саклау системаларын үстерү барган саен мөһимрәк була бара.

Энергетика секторы яңартыла торган энергиягә яки "яшел" чишелешләргә күчү белән җавап бирде. Бу күчүгә җитештерү техникасының яхшыруы ярдәм итте, мәсәлән, җил турбиналары калакларын җитештерүнең нәтиҗәлерәк булуына китерде. Шулай ук, тикшеренүчеләр фотоэлектрик элементларның нәтиҗәлелеген арттыра алдылар, бу куллану мәйданына энергия җитештерүне яхшыртуга китерде. 2021 елда кояш фотоэлектрик (ФФ) чыганакларыннан электр энергиясе җитештерү сизелерлек артты, рекордлы 179 ТВт/сәг тәшкил итте һәм 2020 ел белән чагыштырганда 22% үсешне күрсәтә. Кояш ФФ технологиясе хәзерге вакытта дөньякүләм электр энергиясе җитештерүнең 3,6% тәшкил итә һәм хәзерге вакытта гидроэнергетика һәм җил энергиясеннән соң өченче зур яңартыла торган энергия чыганагы булып тора.

Ләкин бу казанышлар яңартыла торган энергия системаларының кайбер кимчелекләрен, нигездә, куллану мөмкинлеген хәл итми. Бу ысулларның күбесе күмер һәм нефть электр станцияләре кебек ихтыяҗ буенча энергия җитештерми. Мәсәлән, кояш энергиясе чыгару көне дәвамында мөмкин, кояш нурланышы почмакларына һәм фотоэлектр панельләренең урнашуына карап үзгәрә. Ул төнлә бернинди энергия дә җитештерә алмый, ә кышкы чорда һәм бик болытлы көннәрдә аның чыгару күләме сизелерлек кими. Җил энергиясе дә җил тизлегенә бәйле тирбәнешләрдән зыян күрә. Шуңа күрә, түбән чыгару чорында энергия белән тәэмин итүне тәэмин итү өчен, бу чишелешләрне энергия саклау системалары белән берләштерергә кирәк.

Энергия саклау системалары нәрсә ул?

Энергия саклау системалары энергияне соңрак куллану өчен саклый ала. Кайбер очракларда, сакланган энергия һәм бирелгән энергия арасында энергияне үзгәртү формасы булачак. Иң еш очрый торган мисал - литий-ион батареялары яки кургаш-кислота батареялары кебек электр батареялары. Алар электродлар һәм электролит арасындагы химик реакцияләр аша электр энергиясен тәэмин итәләр.

Батареялар, яки BESS (батарея энергиясен саклау системасы), көндәлек тормышта кулланыла торган иң киң таралган энергия саклау ысулы булып тора. Башка саклау системалары да бар, мәсәлән, гидроэлектростанцияләр, алар дамбада сакланган суның потенциал энергиясен электр энергиясенә әйләндерә. Аска төшкән су электр энергиясе җитештерә торган турбина маховигын әйләндерә. Тагын бер мисал - кысылган газ, ул чыгарылганда газ турбина тәгәрмәчен әйләндереп, энергия җитештерә.

Батареяларны башка саклау ысулларыннан аерып торган нәрсә - аларның эшләү өлкәләре. Кечкенә җайланмалардан һәм автомобиль электр белән тәэмин итүдән алып көнкүреш кушымталарына һәм зур кояш электр станцияләренә кадәр, батареяларны теләсә нинди челтәрдән тыш саклау кушымталарына җиңел интеграцияләргә мөмкин. Икенче яктан, гидроэнергетика һәм кысылган һава ысуллары саклау өчен бик зур һәм катлаулы инфраструктура таләп итә. Бу бик югары чыгымнарга китерә, аларны аклау өчен бик зур кушымталар кирәк.

Челтәрдән тыш саклау системалары өчен корпуслар кулланыгыз.

Элегрәк әйтелгәнчә, челтәрдән тыш саклау системалары кояш һәм җил энергиясе кебек яңартыла торган энергия ысулларын куллануны һәм аларга таянуны җиңеләйтә ала. Шуңа да карамастан, мондый системалардан зур файда китерә алырлык башка кушымталар да бар.

Шәһәр электр челтәрләре һәр шәһәрнең тәэминаты һәм ихтыяҗына нигезләнеп, кирәкле күләмдә электр энергиясе белән тәэмин итәргә омтыла. Кирәкле электр энергиясе көн дәвамында үзгәреп торырга мөмкин. Электр челтәреннән тыш саклау системалары тирбәнешләрне киметү һәм иң югары ихтыяҗ очракларында тотрыклылыкны арттыру өчен кулланылган. Башка яктан караганда, электр челтәреннән тыш саклау системалары төп электр челтәрендәге яки планлаштырылган техник хезмәт күрсәтү чорындагы көтелмәгән техник җитешсезлекләрне компенсацияләү өчен бик файдалы булырга мөмкин. Алар альтернатив энергия чыганакларын эзләмичә, электр энергиясенә ихтыяҗны канәгатьләндерә ала. Мәсәлән, 2023 елның февраль башында Техастагы боз давылын китерергә мөмкин, ул якынча 262 000 кешене электрсыз калдырган, ә катлаулы һава шартлары аркасында ремонт эшләре кичектерелгән.

Электромобильләр тагын бер кулланылыш өлкәсе булып тора. Тикшеренүчеләр батареяларның гомерен һәм куәт тыгызлыгын озайту өчен батарея җитештерүне һәм зарядка/разрядка стратегияләрен оптимальләштерү өчен күп көч куйдылар. Литий-ион батареялары бу кечкенә революциянең алгы сафында булды һәм яңа электр машиналарында, шулай ук электр автобусларында киң кулланылды. Бу очракта яхшырак батареялар зуррак пробегка китерергә мөмкин, ләкин дөрес технологияләр ярдәмендә зарядка вакытын да киметергә мөмкин.

Башка технологик казанышлар, мәсәлән, пилотсыз очкычлар һәм мобиль роботлар, батареялар эшләүдән зур файда күрде. Хәрәкәт стратегияләре һәм идарә итү стратегияләре батарея сыйдырышлыгына һәм бирелгән көчкә нык бәйле.

BESS нәрсә ул

BESS яки батарея энергиясен саклау системасы - энергияне саклау өчен кулланыла торган энергия саклау системасы. Бу энергия төп челтәрдән яки җил энергиясе һәм кояш энергиясе кебек яңартыла торган энергия чыганакларыннан килә ала. Ул төрле конфигурацияләрдә (бер-бер артлы/параллель) урнаштырылган һәм таләпләргә нигезләнеп зурлыктагы берничә батареядан тора. Алар куллану өчен даими токны үзгәрүчән токка әйләндерү өчен кулланыла торган инверторга тоташтырылган.батарея белән идарә итү системасы (BMS)батарея торышын һәм зарядка/разрядка эшен күзәтү өчен кулланыла.

Башка энергия саклау системалары белән чагыштырганда, аларны урнаштыру/тоташтыру аеруча уңайлы һәм бик кыйммәтле инфраструктура таләп итми, ләкин алар барыбер шактый кыйммәт тора һәм куллануга карап даими хезмәт күрсәтүне таләп итә.

BESS үлчәмнәре һәм куллану гадәтләре

Батарея энергиясен саклау системасын урнаштырганда игътибар итәргә кирәк булган мөһим мәсьәлә - зурлыкларны сайлау. Күпме батарея кирәк? Нинди конфигурациядә? Кайбер очракларда, батарея төре озак вакытлы перспективада чыгымнарны экономияләү һәм нәтиҗәлелек ягыннан мөһим роль уйный ала.

Бу һәр очрак өчен аерым эшләнә, чөнки кушымталар кечкенә хуҗалыклардан алып зур сәнәгать заводларына кадәр төрле булырга мөмкин.

Кечкенә хуҗалыклар өчен, бигрәк тә шәһәр җирләрендә, иң киң таралган яңартыла торган энергия чыганагы - фотоэлектрик панельләр кулланып кояш энергиясе. Инженер, гомумән алганда, хуҗалыкның уртача энергия куллануын исәпкә алыр һәм билгеле бер урын өчен ел дәвамында кояш нурланышын бәяләр. Батареялар саны һәм аларның челтәр конфигурациясе елның иң аз кояш энергиясе белән тәэмин итү вакытында хуҗалык ихтыяҗларына туры килерлек итеп сайлана, шул ук вакытта батареяларны тулысынча бушатмый. Бу төп челтәрдән тулысынча бәйсез энергия алу өчен чишелеш дип санала.

Батареяларның зарядын чагыштырмача уртача тоту яки тулысынча разрядланмау башта сизелерлек түгел кебек тоелырга мөмкин. Ни өчен без аны тулы потенциалда чыгара алмыйбыз икән, саклау системасын кулланырга? Теория буенча бу мөмкин, ләкин инвестицияләрдән табышны максимальләштерү стратегиясе булмаска мөмкин.

BESS-ның төп кимчелекләренең берсе - батареяларның чагыштырмача югары бәясе. Шуңа күрә, батареяның гомерен максимальләштерә торган куллану гадәтен яки зарядка/разрядка стратегиясен сайлау бик мөһим. Мәсәлән, кургаш-кислота батареяларын 50% тан түбән сыйдырышлыкта кире кайтарып булмый торган зыян күрмичә разрядлап булмый. Литий-ион батареяларының энергия тыгызлыгы югарырак, хезмәт циклы озынрак. Аларны шулай ук зуррак диапазоннарда разрядлап була, ләкин бу бәянең артуына китерә. Төрле химия төрләре арасында бәяләрдә зур аерма бар, кургаш-кислота батареялары бер үк зурлыктагы литий-ион батареясына караганда йөзләрчә-меңнәрчә долларга арзанрак булырга мөмкин. Шуңа күрә кургаш-кислота батареялары өченче дөнья илләрендә һәм ярлы җәмгыятьләрдә кояш энергиясе куллануда иң еш кулланыла.

Батареяның эшләү вакыты дәвамында аның эшләвенә начарлану нык тәэсир итә, аның кинәт эштән чыгу белән тәмамлана торган тотрыклы эшләве юк. Киресенчә, бирелгән сыйдырышлык һәм куәт акрынлап кими башларга мөмкин. Гамәлдә, батареяның сыйдырышлыгы башлангыч сыйдырышлыгының 80% ына җиткәч, аның эшләү вакыты беткән дип санала. Икенче төрле әйткәндә, сыйдырышлыгы 20% ка кимү күзәтелә. Гамәлдә, бу энергия күләменең кимрәк булуын аңлата. Бу тулысынча бәйсез системаларның куллану вакытына һәм электромобильнең үтә алырлык пробег күләменә тәэсир итә ала.

Игътибарга лаек тагын бер нокта - куркынычсызлык. Җитештерү һәм технология өлкәсендәге алгарыш белән, соңгы вакыттагы батареялар, гомумән алганда, химик яктан тотрыклырак булды. Ләкин таркалу һәм дөрес кулланмау тарихы аркасында, күзәнәкләр җылылык чыганагына эләгергә мөмкин, бу исә катастрофик нәтиҗәләргә китерергә һәм кайбер очракларда кулланучыларның гомерен куркыныч астына куярга мөмкин.

Шуңа күрә компанияләр батарея куллануны контрольдә тоту, шул ук вакытта вакытында техник хезмәт күрсәтү һәм авыр нәтиҗәләрдән саклану өчен батареяның торышын күзәтү өчен яхшырак батарея мониторингы программасын (BMS) эшләделәр.

Йомгак

Электр челтәреннән энергия саклау системалары төп электр челтәреннән бәйсезлеккә ирешү өчен зур мөмкинлек бирә, ләкин шулай ук электр энергиясенең өзеклек вакытында һәм йөкләнешнең иң югары чорында резерв чыганагы булып хезмәт итә. Аларны үстерү яшел энергия чыганакларына күчүне җиңеләйтер иде, шуның белән энергия җитештерүнең климат үзгәрешенә йогынтысын чикли, шул ук вакытта куллануның даими үсеше белән энергия ихтыяҗларын канәгатьләндерә.

Батарея энергиясен саклау системалары иң еш кулланыла торган һәм көндәлек кулланылыштагы төрле кушымталар өчен иң җиңел көйләнә торган системалар. Аларның югары сыгылмалылыгы чагыштырмача югары бәя белән капма-каршы килә, бу исә тиешле гомерне мөмкин кадәр озайту өчен мониторинг стратегияләрен эшләүгә китерә. Хәзерге вакытта сәнәгать һәм академик даирәләр төрле шартларда батареяның җимерелүен тикшерү һәм аңлау өчен күп көч куялар.