RP-Energie-Lexikon - Складирање на електрична енергија, суперкондензатор, батерии, обновливи

Дефиниција: Системи што апсорбираат електрична енергија и подоцна можат повторно да ја ослободат

Англиски: складирање на електрична енергија

Оригинална креација: 24.11.2012 година; последна промена: 14.03.2020

Под складирање на електрична енергија обично се подразбира системи или уреди кои можат да ја апсорбираат електричната енергија, а потоа повторно да ја ослободат - во некои случаи, исто така, уреди на кои им е испорачана енергија во друга форма (на пример, како хемиска енергија) и кои потоа се електрични Може да даде енергија.

Различни аспекти што се релевантни и за другите видови на складирање на енергија се дискутирани во написот за складирање на енергија.

Видови на складирање на електрична енергија

Кондензатори

Директното складирање на електрична енергија - без претворање во други форми на енергија - е можно со кондензатори. Овие складираат електричен полнеж што е пропорционален на применетиот електричен напон. Снабдувањето со дополнително електрично полнење мора да се одвива спротивно на овој напон, така што тој бара енергија и дополнително го зголемува овој напон. Напонот не смее да стане премногу висок, бидејќи во спротивно електричен дефект доведува до уништување.

Загубите во складирањето на енергијата во кондензаторите се многу мали, а полнењето и празнењето може да се одвиваат многу брзо, т.е. со голема густина на моќност. Сепак, густината на енергијата е мала, поради што само релативно мали количини на енергија може да се складираат со кондензатори. Ова дури важи и за таканаречените суперкондензатори со особено висок капацитет.

Друг недостаток е што електричниот напон треба да се менува многу широко за време на полнењето и празнењето - многу повеќе отколку со батериите.

Магнетно складирање

Намотка преку која тече струја генерира магнетно поле, а тоа исто така складира енергија. Постојат уреди со суперспроводлив магнет кои се оптимизирани за складирање на енергија, каде што струјата може да тече без отпор и затоа не се јавуваат загуби на енергија додека се држи полнењето (освен преку уреди за ладење и слично). Дури и при полнење и празнење, обично се губи многу малку енергија. Сепак, технологијата е комплексна и густината на енергијата е релативно мала, додека густината на моќноста може да биде релативно висока. Досега нема речиси никакви практични апликации за оваа технологија.

Батерии

Енергијата се складира во електрохемиска форма во акумулатори (батерии на полнење). Бидејќи процесите што се случуваат за време на полнењето се во голема мерка реверзибилни (реверзибилни), загубата на енергија што се јавува е релативно мала - честопати само неколку проценти. Јачината на само-празнењето во голема мера зависи од видот на батеријата, но обично е умерена. Енергетската густина е многу поголема од онаа на сите кондензатори, но е многу мала во споредба со онаа на горивата. Затоа е z. Б. тешко е да се дизајнираат електрични автомобили на батерија, со долг дострел.

Акумулаторите исто така се користат повремено за складирање на соларна енергија, иако нивните трошоци се премногу високи за оваа апликација.

Големите системи можат да бидат дизајнирани како таканаречени батерии за проток на редокс, кои сепак се уште се во фаза на развој. Тука течноста натоварена со енергија се чува надворешно во резервоар. (Честопати потребни се два резервоари за различни течности.) Ова овозможува голем капацитет за складирање без електрохемиската компонента да мора да биде многу голема. Значи, се постигнува централната предност на складирањето на хемиска енергија.

Батериите не се погодни за долгорочно складирање. Ова не е заради само-празнење, што е многу слабо со некои типови на батерии, туку заради трошоците и ограничениот век на траење. Ако батеријата z. Б. беа наплаќани и празнувани само неколку пати годишно, само многу малку циклуси на полнење би се постигнале во текот на работниот век, а трошоците по циклус на полнење би биле екстремно високи.

Акумулатор на замаец

При полнење на уред за складирање на замаец, замаецот се поставува во брза ротација со помош на електричен мотор. При празнење, истата електрична машина обично се користи како генератор за производство на електрична енергија. Таквите единици за складирање се краткорочни единици за складирање со високи перформанси, но ограничена густина на енергија. На пример, можете да складирате енергија за возење електричен автобус од една до друга станица. Претоварта се одвива за време на кратко запирање на автобуските постојки со напојување со голема електрична енергија.

Транспортни електрани за складирање

Многу поголеми количини на енергија може да се складираат во пумпано складирање. Тука водата се пумпа во резервоар на голема надморска височина и подоцна може да вози турбини за повторно да генерираат електрична енергија. Количината на енергија што може да се складира зависи од производот на волуменот на резервоарот и висината на падот. Енергетските загуби за време на циклусот на полнење/празнење обично се движат од 15 до 25%. Перформансите за време на полнење и празнење можат да бидат многу високи (стотици мегавати, понекогаш дури и над 1 GW).

Енергетските постројки со пумпање го сочинуваат огромното мнозинство на капацитети за складирање инсталирани ширум светот.

Индиректно складирање во електрани за складирање вода

Електрани за складирање вода без можност за пумпање може барем да се користат за индиректно складирање на вишок енергија. Ова значи дека нивното производство е намалено или запрено сè додека z. Б. е достапна доволно електрична енергија од енергијата на ветерот. Ова го зачувува снабдувањето со вода и може да го користи пошироко во други периоди кога ветерот не дува отколку што инаку (без ветерници).

Методот на индиректно складирање не само што има предност што може да се трошат пумпи во хидроцентралите, туку исто така се избегнуваат загубите на енергија од складираното пумпа. Доволно е за враќање на вишокот на ветерна моќност се додека излезната моќност на ветерот е под онаа на побарувачката на електрична енергија. Складирањето на пумпата станува интересно само со поголема инсталирана моќност на ветерот. Сепак, само со индиректно складирање не е можно да се користи капацитетот на водата многу пати во рок од една година, како што е случајот со складирањето на пумпата - што може да биде важно кога капацитетот на складирање е оскуден.

Електрани на складирање на компримиран воздух

Електраните за складирање на компримиран воздух користат голема подземна празнина, која е исполнета со компримиран воздух при полнење преку компресори. При истовар, овој компримиран воздух може повторно да управува со турбини (или мотор за експанзија на гас за помали системи). Работите се комплицираат со фактот дека воздухот станува врел кога се компресира и повторно се лади кога е опуштен. Во идеален случај, постигната е скоро адијабатска операција, во која топлината се складира при полнење и се враќа во воздухот кога е опуштена. Инаку, честопати се спроведува комбинација со централа за гасна турбина, која троши природен гас, но во значително помали количини од централата со чист гас, заради енергијата испорачана од компримиран воздух.

Електрани за складирање на компримиран воздух се користат на некои места за да се покријат барањата за врвно оптоварување. Нивната енергетска ефикасност е значително пониска од онаа на пумпаните централи за складирање, но тие се поизводливи од оние на рамен терен.

водород

Во електролизатор, водородот може да се произведува со употреба на електрична енергија, која потоа се складира во резервоарите. Подоцна електричната енергија може да се обнови со горивна ќелија. За разлика од пумпаните централи за складирање или централите за складирање на компримиран воздух, таквите централи за складирање на водород можат да се спроведат практично на која било локација. Сепак, тие се многу поскапи и имаат поголеми загуби на енергија.

Исто така, може да се замисли да се користи генерираниот водород за други цели, на пр. Б. да се напојува во гасоводната мрежа (доколку е потребно по метанацијата). Овој пристап е познат како напојување на гас. Генерално, се зборува за моќност до X, z. Б. исто така вклучува моќност до течност. Водородот често игра голема улога во производството на пр. Б. на синтетички горива.

Побарувачка за складирање на електрична енергија во електричната мрежа

Во електричните мрежи, уредите за складирање на електрична енергија можат да вршат многу корисни функции. Особено, тие можат да ја надминат потребата да произведат енергија во електричните централи колку што е потребно во одредено време: тие можат да апсорбираат вишок и подоцна повторно да ги ослободат во случај на тесни грла. Ова не само што ја зголемува безбедноста на снабдувањето, туку исто така овозможува и поекономично производство на електрична енергија и употреба на поширок спектар на технологии на електрани.

Се разбира, изградбата и работењето на системите за складирање на енергија бараат одреден напор, а исто така се јавуваат и загуби на енергија. Затоа е важно да се разгледа дали другите опции не се поповолни:

Може да се користат пофлексибилни електрани кои можат добро да се прилагодат на побарувачката - дури и ако тие можат да резултираат со поголеми трошоци за гориво.
Може да се изврши пософистицирано управување со товарот, така што побарувачката може да се прилагоди на време според соодветните можности за производство.
Електричните мрежи можат да се прошират така што електричната енергија може да се разменува на поголеми растојанија со мали загуби. Во повеќето случаи, ова решение е многу поекономично отколку да се спроведат дополнителни уреди за складирање на енергија.
Доколку е потребно, вишокот на енергија може да остане неискористен ако тоа не се случува премногу често.

Во пракса, важно е да се одреди видот и обемот на користените системи за складирање на енергија и употребените електрани на таков начин што општо ќе се постигне оптимум - земајќи ги предвид многу аспекти како што се инвестиции и оперативни трошоци, енергетска ефикасност, загадување на животната средина и безбедност на снабдувањето. Ова е многу сложена оптимизација. Во зависност од достапните технологии, локации и типови на електрани, може да има смисла да се користат технологии за складирање во поголема или помала мера. Значи, не постои дадена потреба за складирање, туку оптимум што треба да се одреди за степенот на употреба на складиштето.

Како резултат на енергетската транзиција, ќе има поголема потреба од системи за складирање на електрична енергија во Германија на среден и долг рок, бидејќи зголемениот дел од електричната енергија ќе биде покриен од флуктуирачки извори како што се енергијата на ветерот и сончевата енергија. Во секој случај, моќните нови технологии за складирање би биле многу добредојдени во овој контекст. Сепак, сè уште не е јасно до кој степен ваквиот развој на настаните може или треба да се замени со алтернативни мерки (види погоре). Особено, би можело да биде поекономично да се постави европска супермрежа (дополнителна електрична мрежа со високи перформанси со преносен напон од висок напон) за да може да се поврзат постојните објекти за складирање и многу различни производители на обновлива енергија. Бидејќи з. На пример, ако ветерните турбини и фотоволтаичните системи се повеќе можат да се ракуваат на поевтини локации, трошоците за производство на електрична енергија исто така ќе се намалат. Спротивно на тоа, децентрализираните системи за складирање на соларна енергија ќе доведат до огромни дополнителни трошоци.

И покрај зголемениот процент на флуктуирачки напојување во електричната мрежа, профитабилноста на пумпаните централи, на пример, се разви негативно во последниве години. Флуктуациите на цените на електричната енергија на берзата, на кои во крајна линија живеат операторите на системите за складирање на енергија, всушност се намалија. Ова делумно се должи на фактот дека, барем во добро време, силното влегување во струја на фотоволтаикот покрива добар дел од пладневниот врв на потрошувачката. Редовната задача за овие системи за складирање, што даде значителен придонес за нивната профитабилност, беше значително намалена. Сепак, со понатамошно ширење на фотоволтаиците, овој развој на настаните веројатно ќе се врати назад: Ако се внесе значително повеќе за време на ручекот отколку што е потребно за да се покријат врвовите на потрошувачката, пумпаното складирање и другите системи за складирање би можеле да го апсорбираат вишокот и да го ослободат повторно навечер, на пример.

Складирање на кое ниво?

Системите за складирање за балансирање на производството и побарувачката во принцип можат да се инсталираат на различни нивоа: во преносната мрежа, во локалните дистрибутивни мрежи, во екстремни случаи дури и во индивидуални куќи, на пример, како додаток на фотоволтаичен систем. Складирањето на највисоко ниво, на преносните мрежи, има две важни предности:

Бидејќи тие имаат многу високи капацитети за складирање, трошоците за складиран киловат час се многу пониски отколку со малите системи за складирање - само затоа што може да се користат други технологии од оваа скала (на пр. Пумпани централи за складирање наместо акумулатори), но исто така и заради дегресија на трошоците.
Рамнотежата помеѓу генерацијата и побарувачката е исто така најдобра можна на ова ниво, бидејќи само таму е позната вистинската побарувачка. Би било енергетски ефикасно z. Б. нема смисла да го пренесе тековниот вишок на фотоволтаичен систем во сончево напојување за време на ручекот, ако во исто време има голема побарувачка на електрична печка на истата улица.

Трошоци за складирање

Постојат неколку видови на трошоци поврзани со користење на складирање:

Прво на сите, чини да се произведе и инсталира меморија.
Може да се појават дополнителни трошоци при работењето и одржувањето.
Енергетските загуби генерираат и индиректни трошоци.

Сите овие фактори мора да се земат предвид при проценка на профитабилноста.

Кога трошоците за складирање по киловат час се споменуваат за еден, може да се значат сосема различни информации:

Ако, на пример, систем за складирање на соларна енергија заснован на литиум-јонски батерии бара инвестиција од 10.000 € и нуди употреблив капацитет за складирање од 5 kWh, резултатот е 10.000 €/5 kWh = 2.000 €/kWh. Доколку системот за складирање постигне работен век од 10.000 циклуси, трошоците за количината на енергија што се претвора би биле 0,20 €/kWh. Меѓутоа, ако батериите поминале само 2000 циклуси по десет години реално работење, но сепак станале неупотребливи поради стареењето, овие трошоци се многу поголеми, имено 1 €/kWh. Треба да се напомене дека ниту оперативните трошоци ниту енергетските загуби се земени во предвид.

Рамка на енергетската индустрија

Економскиот биланс на складирање на електрична енергија, исто така, клучно зависи од одредени општи енергетски услови. Особено, важно е по какви тарифи и со какви такси може да се добие електрична енергија за полнење на складиштето.

Според сегашната правна состојба во Германија, на пример, системите за складирање на електрична енергија во основа се класифицираат како крајни потрошувачи - иако тие само привремено ја складираат енергијата и подоцна ја доставуваат до реалните крајни потрошувачи. Сепак, постојат различни специјални регулативи што овозможуваат, на пример, нагло намалување на надоместоците за користење на мрежата за испумпани централи за складирање. Исто така, постои ослободување од данок на електрична енергија за пумпани централи за складирање, но досега не за други технологии за складирање. Другите аспекти се однесуваат на даноци како што се доплата за ЦХП и доплата од оф-шор. Во некои случаи, постои проблем што особено новите технологии за складирање, кои не играа никаква улога во изготвувањето на важечките правила, се оптоварени со обвиненија што не се оправдани сами по себе. Соодветно прилагодување на правилата се чини соодветно и треба да го олесни воведувањето на нови технологии за складирање.

Прашања и коментари од читатели

Овде можете да предложите прашања и коментари за објавување и одговарање. Авторот на РП-Енерџи-Лексикон ќе одлучи за прифаќањето според одредени критериуми. Во суштина, поентата е дека материјата е од широк интерес.

Ако добиете помош тука, можеби ќе сакате да ја вратите услугата со донација со која го поддржувате понатамошниот развој на енергетскиот речник.

Заштита на податоци: Ве молиме, не внесувајте лични податоци тука. Во секој случај не би ги објавиле и наскоро би ги избришале. Погледнете ја и нашата политика за приватност.

Ако сакате личен фидбек или совет од авторот, пишете му преку е-пошта.

Со доставување давате согласност да ги објавите вашите записи овде во согласност со нашите правила.

литература

[1]	Напис за блог: Енергетски мрежи за складирање или напојување: Кое е вистинското решение?
[2]	Напис за блогот: Специфични трошоци за складирање на енергија
[3]	Дополнителна статија: Енергетски мрежи за складирање и напојување - што е потребно за енергетската транзиција?
[4]	Дополнителна статија: Складирање на енергија - централен проблем за обновливите извори на енергија?
[5]	Агора-Енергетивен: Складирање на енергијата во енергетската транзиција, https://www.agora-energiewende.de/veroeffnahmungen/stromspeicher-in-der-energiewende/

Ако ви се допаѓа оваа веб-страница, ве молиме да ги известите и вашите пријатели и колеги - д. Б. преку социјалните медиуми со кликнување тука:

Овие копчиња за споделување се поставени на начин пријателски заштитен со податоци!

Код за врски на други веб-страници

Ако сакате да поставите врска до овој напис на друго место (на пример, на вашата веб-страница, социјални медиуми, форуми за дискусија или на Википедија), кодот може да го најдете тука. Таквите врски можат на пр. Б. бидат многу корисни за објаснување на зборовите.

HTML-врска до овој напис:

Со слика за преглед (видете го полето директно над ова):

Ако сметате дека е соодветно да ставите линк на Википедија, на пр. Б. под "== Веб-врски ==":

Експоненцијален раст

Дали сакате конечно да разберете,

што точно претставува експоненцијален раст,
под кои околности се јавува и
какви основни својства има?

Нашата статија „Експоненцијален раст - објаснета на начин разбирлив за луѓето“ нуди возбудливо и поучно читање!

Важните околности внимателно се објаснети со примери - во теми како што се раст на бактерии, епидемии (коронавирусна криза!), Капитални инвестиции, атомски бомби, нуклеарни реактори и ласерска технологија.