Хранение энергии: энергия будущего

Поскольку спрос на чистые и устойчивые источники энергии продолжает расти, потребность в эффективных решениях для хранения энергии становится все более важной. Под накоплением энергии понимается процесс улавливания и хранения энергии для последующего использования. Он играет решающую роль в балансировании спроса и предложения энергии, повышении надежности энергосистемы и содействии интеграции возобновляемых источников энергии. В этой статье мы рассмотрим концепцию хранения энергии, ее преимущества, а также различные методы и технологии, используемые для хранения энергии.

Что такое хранение энергии?

Под накоплением энергии понимается процесс улавливания и хранения энергии для последующего использования. Он включает в себя преобразование энергии из различных источников в форму, которую можно хранить и получать к ней доступ при необходимости. Технологии хранения энергии играют решающую роль в балансировании спроса и предложения энергии, повышении стабильности энергосистемы и обеспечении интеграции возобновляемых источников энергии.

Преимущества хранения энергии

Хранение энергии предлагает множество преимуществ, которые способствуют более эффективной и надежной энергетической системе.

• 1. Стабильность и устойчивость сети. Системы хранения энергии обеспечивают стабильность сети, балансируя колебания спроса и предложения. Они могут хранить избыточную энергию в периоды низкого спроса и высвобождать ее во время пикового спроса, обеспечивая надежную и бесперебойную подачу электроэнергии.
• 2.Интеграция возобновляемых источников энергии: хранение энергии помогает преодолеть непостоянный характер возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. Это позволяет улавливать и хранить избыточную возобновляемую энергию, когда ее много, и высвобождать ее, когда не светит солнце или не дует ветер, что обеспечивает более плавную интеграцию возобновляемых источников энергии в энергосистему.
• 3. Снижение пиковых нагрузок и управление нагрузкой. Системы хранения энергии могут помочь снизить пиковую нагрузку на сеть, сохраняя энергию в периоды низкого спроса и доставляя ее в периоды высокого спроса. Это помогает избежать дорогостоящей модернизации инфраструктуры и обеспечивает более экономичное и эффективное использование энергетических ресурсов.
• 4. Резервное питание в чрезвычайных ситуациях: системы хранения энергии обеспечивают надежный резервный источник питания во время перебоев в подаче электроэнергии или чрезвычайных ситуаций. Они могут быстро и плавно переключаться на питание от аккумуляторов, обеспечивая бесперебойное электроснабжение критически важных объектов, домов и предприятий.

Основная технология хранения энергии

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ.

Литий-ионные аккумуляторы

Электрохимическое хранение энергии может стать основной технологией хранения энергии, произведя революцию в способах хранения и использования электроэнергии. Благодаря своей универсальности, эффективности и постоянному развитию электрохимические системы хранения энергии набирают популярность в различных приложениях.

Литий-ионные аккумуляторы являются наиболее распространенной и известной технологией хранения энергии. Как тип электрохимического хранения энергии, он уже зарекомендовал себя как доминирующая технология для портативной электроники и электромобилей. Они обычно используются в портативной электронике, электромобилях (EV) и сетевых приложениях. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают высокую плотность энергии, длительный срок службы и быстрое время отклика. Они могут хранить электроэнергию в периоды низкого спроса и разряжать ее, когда спрос высок, обеспечивая стабильность сети и позволяя интегрировать возобновляемые источники энергии.

Проточные батареи

Проточные аккумуляторы хранят энергию в жидких электролитах, содержащихся во внешних резервуарах. Во время зарядки и разрядки электролиты проходят через стопку гальванических элементов. Проточные батареи обеспечивают высокую энергоемкость и могут быть увеличены за счет увеличения размеров резервуаров. Они предлагают преимущество разделения мощности и энергии, что позволяет гибко настраивать размеры и увеличивать продолжительность хранения. Ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи являются одними из наиболее распространенных типов проточных батарей.

Твердотельные батареи

Твердотельные батареи представляют собой следующий шаг в области электрохимического хранения энергии. Заменяя жидкий электролит твердотельным электролитом, эти батареи обеспечивают повышенную безопасность, более высокую плотность энергии и более длительный срок службы. Твердотельные батареи могут произвести революцию не только в портативной электронике и электромобилях, но и в хранении энергии в масштабе сети. Хотя твердотельные батареи все еще находятся на стадии исследований и разработок, ожидается, что в ближайшие годы они станут основной технологией.

Достижения в области аккумуляторных технологий

Продолжающиеся исследования и разработки постоянно расширяют границы электрохимического хранения энергии. Ученые и инженеры изучают новые материалы и конструкции для повышения производительности аккумуляторов, увеличения плотности энергии и снижения затрат. Такие инновации, как кремниевые аноды, серные катоды и современные электролиты, разрабатываются для улучшения возможностей хранения энергии в батареях. Эти достижения еще больше укрепят роль электрохимического хранения энергии в качестве основной технологии хранения энергии.

Интеграция с возобновляемыми источниками энергии

Быстрый рост возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, требует эффективных решений по хранению энергии. Электрохимические технологии хранения энергии, особенно литий-ионные батареи, находятся на переднем крае интеграции возобновляемых источников энергии в энергосистему. Они могут хранить избыточную электроэнергию, вырабатываемую в пиковые периоды производства возобновляемой энергии, и сбрасывать ее в периоды высокого спроса или когда возобновляемые источники энергии недоступны. Такая интеграция обеспечивает стабильное и надежное энергоснабжение из возобновляемых источников.

2. НАСОСНАЯ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА.

Насосное гидроаккумулирование является одной из старейших и наиболее устоявшихся форм крупномасштабного хранения энергии. Он работает, используя избыточную электроэнергию в непиковые часы для перекачки воды из нижнего резервуара в верхний резервуар. Когда потребность в электроэнергии увеличивается, вода выбрасывается из верхнего резервуара, проходит через турбины и вырабатывает электроэнергию. Насосное гидроаккумулирование обеспечивает высокую энергоемкость, длительное хранение и высокую эффективность.

3. ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ СЖАТОГО ВОЗДУХА (CAES).

Технология CAES предполагает сжатие воздуха и хранение его в подземных пещерах или резервуарах. Во время высокого спроса на электроэнергию сжатый воздух высвобождается и расширяется через турбины для выработки электроэнергии. Некоторые системы CAES используют природный газ или другие виды топлива для повышения выработки энергии. CAES предлагает крупномасштабные хранилища, долгосрочное хранение и возможность перепрофилирования существующей инфраструктуры, такой как истощенные резервуары природного газа.

4. МАХОВИКИ

Системы накопления энергии с маховиком накапливают энергию, вращая ротор на высоких скоростях и поддерживая его в движении с помощью магнитных подшипников. Когда требуется электричество, вращающийся ротор подключается к генератору, преобразующему накопленную кинетическую энергию в электрическую. Маховики обеспечивают быстрое время отклика, высокую выходную мощность и длительный срок службы. Они часто используются для кратковременных применений, таких как регулирование частоты и стабилизация сети.

Заключение

Хранение энергии является жизненно важным компонентом устойчивой и эффективной энергетической системы. Он предлагает множество преимуществ, включая стабильность сети, интеграцию возобновляемых источников энергии, снижение пиковых нагрузок и аварийное резервное питание. Благодаря развитию технологий и растущему вниманию к экологически чистой энергии решения для хранения энергии становятся все более доступными и экономически эффективными. Используя возможности хранения энергии, мы можем проложить путь к более экологичному и устойчивому энергетическому будущему.