С тех пор, как начали использоваться возобновляемые источники энергии, одной из серьезных проблем стало хранение вырабатываемой энергии. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная или ветровая энергия, способны генерировать значительные объемы электроэнергии, но их непостоянство и зависимость от природных условий поднимают проблему сохранения этой энергии для последующего использования. Сегодня наука постоянно разрабатывает новые технологии, которые позволяют создавать более эффективные системы хранения, способствуя экспоненциальному росту этих чистых источников энергии.
По мере того, как мы движемся к более устойчивому миру, понимание того, как работает хранение возобновляемой энергии, имеет важное значение. В этой статье мы разберем типы, причины и преимущества, связанные с технологиями хранения энергии.
Что такое системы хранения?
Системы хранения энергии — это технологические средства, предназначенные для сохранения энергии в ее произведенной форме или преобразования ее в другую форму, чтобы она была доступна при необходимости. Типичным примером в нашей повседневной жизни являются клеточные батареи, которые хранят химическую энергию для последующего использования в качестве электрической энергии.
Основная цель этих систем — обеспечить, чтобы энергия не тратилась зря, тем самым повышая энергоэффективность. Они жизненно важны как для потребителей, так и для электроэнергетических компаний. поскольку с ними гарантируется стабильное и качественное энергоснабжение, независимо от колебаний производства, особенно в случае возобновляемых источников энергии. От электростанций до бытового использования, хранение энергии становится фундаментальной основой обеспечения постоянной и чистой энергии в любое время.
Хранение энергии также помогает снизить спрос на энергию в периоды пиковой нагрузки, более эффективно балансируя спрос и поставку электроэнергии.
Типы систем хранения
В зависимости от емкости хранилища и приложения существуют различные типы систем хранения. Среди них выделим следующие:
- Крупномасштабное хранилище: используется на объектах, где электрическая мощность измеряется в гигаваттах (ГВт). Типичным примером являются гидроэлектростанции, где энергия воды сохраняется и высвобождается по мере необходимости, заставляя поток воды генерировать электроэнергию. Этот тип хранилища также используется в системах генерации и вспомогательных резервных системах.
- Хранение в электрических сетях: Именно здесь на помощь приходят накопители в мегаваттном (МВт) масштабе, идеально подходящие для поглощения пиков производства и компенсации прерывистости возобновляемых источников энергии. Они состоят из крупногабаритных батарей (например, литий-ионных), маховиков и сверхпроводников. Сетевое хранение имеет решающее значение в солнечной и ветровой энергетике, где производство колеблется в зависимости от атмосферных условий.
- Хранилище для конечных потребителей: Относится к меньшим системам мощностью в киловатт (кВт). Домашние пользователи могут использовать батареи для хранения энергии, например, в электромобилях, электронных устройствах или солнечных установках, которые позволяют накапливать энергию для использования ночью или в пасмурные дни. Ярким примером являются батареи, используемые в домах с солнечными батареями.
Причины хранить энергию
Хранение энергии имеет важное значение в любой системе, которая стремится оптимизировать использование возобновляемых источников энергии. Вот некоторые из основных причин, по которым необходимо хранить энергию:
- Повышает гарантию и качество электроснабжения.. Накопление энергии позволяет потребителям использовать ее в периоды высокого спроса, не завися напрямую от электрической сети.
- Повышает конкурентоспособность возобновляемых источников энергии на рынке. Может хранить неограниченную, чистую и почти бесплатную энергию обеспечивает важное преимущество перед невозобновляемыми источниками, позволяя использовать его в любое время.
- Облегчает разработку интеллектуальных электрических сетей, таких как Умная сеть электроснабжения. Эти сети позволяют потребителям не только использовать энергию, но также производить ее и отправлять излишки обратно в сеть в случае излишков.
Спрос и хранение
Хранение энергии становится особенно важным, поскольку производство электроэнергии и ее потребление не всегда происходят одновременно. Возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, зависят от природных источников, которые не всегда постоянны и предсказуемы. Например, солнечные панели генерируют электроэнергию только в течение дня., что может вызвать проблемы при использовании в ночное время, если не будет соответствующей системы хранения.
Другой пример – энергия ветра. Даже в районах, где ветер дует регулярно, его интенсивность может различаться. Таким образом, хранилища могут компенсировать отсутствие производства во время слабого ветра и гарантировать бесперебойное снабжение.
Таким образом, системы хранения стали важнейшими союзниками сбалансировать спрос и предложение энергии, что позволит продолжать использовать возобновляемые источники энергии.
Преимущества и достижения систем хранения
Хотя хранение энергии не является новой технологией (свинцово-кислотные батареи и другие системы существуют уже более 100 лет), последние достижения науки и техники значительно повысили ее эффективность и продолжают трансформировать энергетический сектор. Технологии, которые раньше создавали проблемы с затратами и эффективностью, становятся все более универсальными и снижают их стоимость, делая их более доступными.
литий-ионный аккумулятор На данный момент это одна из наиболее перспективных технологий хранения данных. Его высокая эффективность, малый вес и большая емкость делают его популярным как для возобновляемых источников энергии, так и для электромобилей. Тем не менее, ценообразование остается проблемой, но ожидается, что эффект масштаба снизит эту проблему в ближайшие годы.
Также приобретают актуальность такие технологии, как ванадиевые проточные окислительно-восстановительные батареи, которые предлагают преимущества с точки зрения безопасности и возможности вторичной переработки, а также гидравлические насосные системы, которые могут хранить энергию в виде воды. В этих случаях вода хранится в высокогорных резервуарах, а затем при необходимости выпускается для выработки электроэнергии.
Еще одна развивающаяся система — это хранение энергии посредством расплавленные комнаты, используемый в солнечных тепловых электростанциях, что позволяет хранить тепловую энергию для преобразования ее в электричество в периоды низкого производства солнечной энергии.
Будущее хранения энергии
Стратегия хранения энергии, одобренная в 2022 году в Испании, предусматривает, что к 2030 году будет доступна емкость хранения 20 ГВт, а к 30 году — до 2050 ГВт. Этот план направлен на ускорение энергетического перехода и снижение зависимости от ископаемого топлива, способствуя увеличению эффективное использование возобновляемых источников энергии.
Развитие и совершенствование систем хранения по-прежнему будет иметь ключевое значение для обеспечения стабильного и устойчивого энергоснабжения. Такие технологии, как зеленый водород, также известный как топливо будущегопозволяют хранить большое количество энергии в течение длительного времени, что является ограничением существующих литиевых батарей.
Рынки хранения энергии быстро развиваются и, как ожидается, сыграют решающую роль в декарбонизации сетей и переходе к более чистой и безопасной электроэнергетической системе.
Хранение энергии не только гарантирует надежность поставок, но также способствует созданию новых бизнес-моделей и возможностей как для производителей, так и для потребителей энергии.
Короче говоря, системы хранения энергии являются ключом к достижению максимального потенциала возобновляемых источников энергии, обеспечивая гибкость и стабильность электрической системы. Благодаря этим достижениям мы приближаемся к более чистому и устойчивому будущему.