Xejriet Ġodda Ta 'Sistema ta' Ħażna ta 'Enerġija ESS Technology

Il-manifattur rinomat fid-dinja ta 'prodotti ta' kontroll industrijali - C3CONTROLS fl-Istati Uniti analizza t-tendenzi tat-teknoloġija l-ġdida tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija tal-lum ESS fil-white paper tekniku tagħha, dan li ġej huwa silta.

L-elettriku fil-forma mhux ipproċessata tiegħu ma jistax jinħażen fuq kwalunkwe skala, iżda permezz tal-użu ta 'sistema ta' ħażna tal-enerġija (ESS), jista 'jiġi kkonvertit f'forom oħra ta' enerġija li jistgħu jinħażnu. Dawn il-forom ta 'enerġija jistgħu jiġu kkonvertiti lura f'elettriku meta jkun meħtieġ.

Is-sistemi tal-ħażna tal-enerġija joffru firxa wiesgħa ta’ approċċi teknoloġiċi għall-ġestjoni tal-provvista tal-elettriku tagħna fi sforz biex tinħoloq infrastruttura tal-enerġija aktar reżiljenti u tiffranka l-ispejjeż għall-utilitajiet u l-konsumaturi. It-teknoloġiji attwali tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija jinkludu batteriji, flywheels, arja kkompressata, ħażna idro-ippumpjata, u aktar. Illum, dawn is-sistemi kollha għadhom limitati fl-enerġija totali li jistgħu jaħżnu, iżda r-riċerka tkompli ttejjeb malajr dawn it-teknoloġiji.

Il-grilja elettrika tal-Istati Uniti hija mibnija fuq bilanċ delikat bejn il-provvista tal-elettriku u d-domanda tal-konsumatur. Mod effettiv biex jgħin jibbilanċja ċ-ċaqliq fil-provvista u d-domanda tal-elettriku huwa li taħżen l-elettriku matul perjodi ta 'produzzjoni għolja u domanda baxxa, u mbagħad tirrilaxxah lura lejn il-grilja matul perjodi ta' produzzjoni baxxa jew domanda għolja.

Hawnhekk, niddiskutu kif il-ħażna tal-elettriku tista 'tipprovdilna lkoll b'affidabbiltà, benefiċċji ekonomiċi u ambjentali. Skont il-firxa tal-iskjerament tagħha, il-ħażna tal-elettriku tista 'tgħin lill-grid tal-Istati Uniti taħdem b'mod aktar effiċjenti, tnaqqas il-probabbiltà ta' qtugħ matul il-perjodi tal-ogħla domanda, u tippermetti l-użu ta 'aktar riżorsi rinnovabbli. stampa

Domanda dejjem tikber għall-ħażna tal-elettriku

Mill-iskoperta tal-elettriku, ħafna riċerkaturi u xjenzati ilhom ifittxu modi effiċjenti biex jaħżnu l-enerġija għall-użu fuq talba. Matul l-aħħar 100 sena, l-industrija tal-ħażna tal-enerġija kibret u innovat bi tweġiba għat-talbiet tal-elettriku li qed jinbidlu u l-avvanzi teknoloġiċi.

Illum, il-konsumaturi fl-Istati Uniti jużaw l-elettriku 24 siegħa kuljum. Kemm jekk aħna mqajmin jew reqdin, il-ħtieġa tagħna għall-elettriku hija kostanti. Il-konsumaturi Amerikani għandhom it-tendenza li jieħdu bħala fatt kemm hu faċli li nġibu l-enerġija li neħtieġu biex inħaddmu l-apparat, l-apparat, l-għodda, il-magni, il-vetturi, u dak kollu li nużaw lejl u nhar.

Madankollu, il-popolarizzazzjoni mgħaġġla attwali tal-vetturi elettriċi, pereżempju, poġġiet pressjoni akbar fuq il-grilja u teħtieġ li tissodisfa domanda akbar ta 'enerġija. Barra minn hekk, l-avvanz teknoloġiku u t-tkabbir fis-suq tal-enerġija rinnovabbli (eż. solari, riħ, eċċ.) kienu mutur importanti tad-domanda għall-ħażna tal-enerġija minħabba l-impatt sinifikanti fuq il-grilja.

Teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija

Karatteristika ewlenija tas-settur tal-elettriku hija li l-livell tal-elettriku li jista’ jiġi ġġenerat huwa ffissat għal perjodi qosra ta’ żmien. Minflok, id-domanda għall-elettriku tvarja matul il-ġurnata. L-iżvilupp ta' teknoloġiji biex jaħżnu l-enerġija elettrika sabiex tkun disponibbli meta tkun meħtieġa tirrappreżenta bidla kbira fil-mod kif l-elettriku jiġi distribwit.

Sistema ta 'ħażna ta' enerġija

Is-sistemi tal-ħażna tal-enerġija (ESS) huma ddisinjati biex jimmaniġġjaw il-livelli tal-elettriku meħtieġa biex jagħtu s-saħħa lill-klijenti matul is-sigħat peak meta d-domanda hija l-akbar — fl-aħħar mill-aħħar jgħinu biex l-użu tal-enerġija rinnovabbli jiġi aktar faċli u tinjettaha fis-sistema tad-distribuzzjoni aktar faċilment.

L-ESS se jgħin ukoll biex jibbilanċja l-mikrogrid biex jinkiseb bilanċ stabbli bejn il-ġenerazzjoni u t-tagħbija. Is-sistema tal-ħażna tal-enerġija tista 'tipprovdi regolazzjoni tal-frekwenza — huwa kritiku li tinżamm il-frekwenza tas-sistema kollha f'60 Hz. Dan iżomm bilanċ bejn it-tagħbija tan-netwerk u l-enerġija ġġenerata. Barra minn hekk, l-iskjerament tal-ESS jista 'wkoll jipprovdi provvista tal-enerġija aktar affidabbli għal faċilitajiet industrijali ta' teknoloġija għolja. Il-ħażna tal-enerġija u l-elettronika tal-enerġija għandhom wegħda inkoraġġanti għat-trasformazzjoni tas-settur tal-enerġija.

Elettronika tal-Enerġija b'Vultaġġ Għoli

Elettronika tal-enerġija ta 'vultaġġ għoli, bħal swiċċijiet, kontrolluri u invertituri, tikkontrolla l-enerġija malajr u b'mod preċiż biex tappoġġja t-trażmissjoni fuq distanzi twal. Dawn l-apparati ta 'vultaġġ għoli se jippermettu lis-sistema topera b'mod aktar effiċjenti u tirrispondi b'mod effettiv għal disturbi aktar malajr. Sfida ewlenija oħra li qed tiġi indirizzata hija t-tnaqqis tal-ispiża tat-teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija u l-elettronika tal-enerġija biex titħaffef l-aċċettazzjoni tas-suq.

Programm tal-Ħażna tal-Enerġija DOE

Il-Programm tal-Ħżin tal-Enerġija (ESP) stabbilit mill-Uffiċċju tal-Elettriku (OE) tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti jwettaq riċerka u żvilupp dwar diversi teknoloġiji tal-ħażna tal-enerġija. Din il-bażi teknoloġika wiesgħa tinkludi batteriji (konvenzjonali u avvanzati), capacitors elettrokimiċi, flywheels, elettronika tal-enerġija, sistemi ta 'kontroll, u għodod tas-softwer għall-ottimizzazzjoni u d-daqs tal-ħażna. L-ESP jaħdem mill-qrib ma' sħab tal-industrija - ħafna mill-proġetti tiegħu huma kondiviżi ħafna fl-ispejjeż.

Il-Programm tal-Ħażna tal-Enerġija (ESP) joffri lill-utilitajiet u lid-dipartimenti tal-enerġija tal-istat l-opportunità li jikkollaboraw fid-disinn, l-akkwist, l-installazzjoni u l-ikkummissjonar ta 'installazzjonijiet ta' ħażna maġġuri innovattivi sa diversi megawatts fid-daqs. Jappoġġja wkoll studji analitiċi tal-prestazzjoni teknika u ekonomika tat-teknoloġiji tal-ħażna, kif ukoll evalwazzjonijiet tekniċi tal-komponenti tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija u s-sistemi operattivi.

Il-ħażna mtejba tal-enerġija tista 'tipprovdi benefiċċji multipli lill-industrija tal-enerġija u lill-klijenti residenzjali tagħha, kif ukoll lill-kumpaniji tal-manifattura industrijali u lill-intrapriżi kummerċjali. Dawn il-benefiċċji se jinkludu kwalità mtejba tal-enerġija u twassil affidabbli tal-enerġija lill-klijenti – u aktar stabbiltà u affidabbiltà tas-sistemi ta’ trażmissjoni u distribuzzjoni.

Il-Programm tal-Ħażna tal-Enerġija (ESP) jinkoraġġixxi lill-utilitajiet biex jirrefittaw tagħmir eżistenti biex jiddeferixxu jew jeliminaw titjib li jiswew ħafna flus—itejjeb id-disponibbiltà u jżid il-valur tas-suq tal-enerġija distribwita. L-ESPs jipprovdu utilitajiet u fornituri b'ġenerazzjoni ta' enerġija rinnovabbli ta' valur ogħla u spejjeż aktar baxxi permezz ta' kapaċità ogħla u differiment ta' ħlasijiet ta' trażmissjoni.

ESP qed jaħdem ukoll biex iżżid id-densità tal-ħażna tal-enerġija permezz ta 'riċerka f'elettroliti avvanzati għal batteriji tal-fluss, l-iżvilupp ta' batteriji tas-sodju b'temperatura baxxa, u elettrodi nanostrutturati b'rendiment elettrokimiku mtejjeb. Fil-qasam tal-elettronika tal-enerġija, qed tavvanza r-riċerka dwar materjali ġodda ta 'vultaġġ għoli, qawwa għolja, frekwenza għolja u b'medda wiesgħa bħal karbur tas-silikon u nitrur tal-gallju. Barra minn hekk, għadha għaddejja riċerka dwar sistemi avvanzati ta 'konverżjoni tal-enerġija li jużaw manjetiċi avvanzati, kapaċitaturi ta' vultaġġ għoli, ippakkjar, u kontrolli avvanzati biex iżidu b'mod sinifikanti d-densità u l-prestazzjoni tal-enerġija.

Pjaneta tal-Enerġija

L-Inizjattiva Earthshots tal-Enerġija hija inizjattiva oħra tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti biex taċċellera skoperti għal soluzzjonijiet ta 'enerġija nadifa aktar abbundanti, affordabbli u affidabbli fi żmien għaxar snin. Il-kisba tal-Inizjattiva Earthshots tal-Enerġija se tgħin lill-Istati Uniti jindirizzaw l-ostakli l-aktar iebsa biex jindirizzaw il-kriżi tal-klima, it-tkabbir ta 'ekonomija ta' enerġija nadifa, u jimxu aktar malajr għal emissjonijiet ta 'karbonju nett żero sal-2050.

DOE – Earthshots tal-Ħażna tal-Enerġija fit-Tul

Long Duration Storage Energy Earthshots (LDSEE) stabbilixxa mira li tnaqqas l-ispiża tal-ħażna tal-enerġija fuq skala grid għal sistemi li jdumu aktar minn 10 sigħat b'90 fil-mija fi żmien għaxar snin. Il-ħażna tal-enerġija għandha l-potenzjal li taċċellera d-dekarbonizzazzjoni sħiħa tal-grilja.

Bħalissa qed tiġi installata ħażna ta' żmien iqsar biex tappoġġja l-livelli tal-lum ta' ġenerazzjoni ta' enerġija rinnovabbli. Hekk kif aktar u aktar enerġija rinnovabbli tiġi skjerata fuq il-grilja, huma meħtieġa teknoloġiji tal-ħażna għal żmien itwal. Ħażna orħos u aktar effiċjenti se tagħmilha aktar fattibbli li tinqabad u tinħażen enerġija nadifa rinnovabbli għall-użu meta l-produzzjoni tal-enerġija ma tkunx disponibbli jew taqa' taħt id-domanda.

Pereżempju, enerġija rinnovabbli bħall-enerġija solari ġġenerata matul il-ġurnata tista' tintuża bil-lejl meta d-domanda tiżdied, jew l-enerġija nukleari ġġenerata matul perjodi ta 'domanda baxxa tista' tintuża meta d-domanda tiżdied. L-LDSS se tikkunsidra t-tipi kollha ta 'teknoloġiji—elettrokimiċi, mekkaniċi, termali, trasportaturi kimiċi, jew kwalunkwe kombinazzjoni li għandha l-potenzjal li tilħaq l-għanijiet ta' tul u spejjeż meħtieġa għall-flessibbiltà tal-grilja.

fondi

Diversi uffiċċji DOE iwettqu attivitajiet ta 'ħażna tal-enerġija, u t-talba tal-baġit tal-President FY 2022 tinkludi total ta' $1.16 biljun għal dawn l-attivitajiet, segwiti permezz tal-cross-section tal-Isfida kbira tal-Ħażna tal-Enerġija. Sakemm jingħata finanzjament ta' għotja, id-DOE jantiċipa opportunitajiet ta' finanzjament u attivitajiet oħra biex jgħinu javvanzaw il-progress lejn l-għanijiet tal-LDSS, konsistenti mal-pjan direzzjonali tal-Isfidi l-Kbir tal-Ħażna tal-Enerġija tad-DOE.

Il-kisba tal-għan ta' emissjonijiet netti tal-karbonju żero

Il-miri tal-Ħżin tad-Dinja fit-Tul (LDSS) huma essenzjali biex jinkisbu emissjonijiet ta' karbonju netti żero għall-grilja sal-2035 u għall-ekonomija kollha kemm hi sal-2050. Il-ħażna tal-enerġija tista' ttejjeb il-kontroll lokali tas-sistema tal-enerġija u toħloq reżiljenza għall-komunitajiet li jesperjenzaw qtugħ ta’ enerġija frekwenti jew jista’ ma jkollux aċċess għall-grid. L-iżvilupp tat-teknoloġija u l-manifattura biex jintlaħqu l-miri tal-ispiża tal-LDSS se jistabbilixxi wkoll settur ġdid tal-manifattura tal-prodott tal-memorja fl-Istati Uniti.

Hekk kif l-ispiża tat-teknoloġiji solari u tar-riħ tonqos malajr, sehem dejjem jiżdied ta 'enerġija rinnovabbli varjabbli se jsir in-norma fil-futur. L-użu tal-vetturi elettriċi qed jaċċellera l-isforzi biex jiġi dekarbonizzat is-settur tat-trasport.

Il-ħtieġa li tiġi akkomodata provvista ta 'enerġija varjabbli filwaqt li s-settur tal-enerġija jipprovdi output mhux interrott huwa għan li jista' jintlaħaq. Sforzi biex jiġu integrati enerġiji rinnovabbli bħax-xemx, ir-riħ u riżorsi rinnovabbli oħra fis-setturi tal-użu finali wrew potenzjal sinifikanti, u l-importanza kritika tal-ħażna tal-elettriku biex tinkiseb dekarbonizzazzjoni profonda.

Il-ħażna tal-elettriku bbażata fuq batteriji li jitjiebu malajr u teknoloġiji oħra se tippermetti flessibilità akbar tas-sistema, assi ewlieni hekk kif is-sehem tal-enerġija rinnovabbli varjabbli qed ikompli jiżdied. Il-ħżin tal-elettriku jista' jippermetti settur tat-trasport iddominat mill-EV, jippermetti sistemi effiċjenti tad-dar solari off-grid ta' 24-siegħa, u jappoġġja mikrogrids 100 fil-mija rinnovabbli.

tbassir internazzjonali

Fir-rapport Electricity Storage and Renewable Energy: Costs and Markets, l-Aġenzija Internazzjonali tal-Enerġija Rinnovabbli (IRENA) tanalizza l-ispiża u l-prestazzjoni attwali ta’ firxa ta’ teknoloġiji tal-ħażna tal-elettriku f’applikazzjonijiet stazzjonarji, kif ukoll il-potenzjal tagħhom għat-tnaqqis tal-ispejjeż u t-titjib tal-prestazzjoni permezz 2030 sal-2030."

Ir-rapport ikkonkluda li l-kapaċità totali tal-ħażna tal-elettriku tista’ tittriplika f’termini ta’ enerġija sal-2030. Bl-adozzjoni rapida ta’ enerġiji rinnovabbli, dan għandu jkun biżżejjed biex jirdoppja s-sehem ta’ enerġiji rinnovabbli fit-taħlita globali tal-enerġija f’inqas minn 15-il sena. Il-ħażna tal-enerġija tal-batterija tista 'tikber 17-darbiet, u l-ispiża tat-teknoloġija tal-ħażna tal-batterija tista' tinżel sa 66 fil-mija .

Din ir-riċerka turi li s-sistemi tal-ħażna tal-batteriji għandhom potenzjal enormi għall-iskjerament u t-tnaqqis tal-ispejjeż. L-ispejjeż totali installati jistgħu jonqsu b'50 fil-mija għal 60 fil-mija sal-2030, bl-ispejjeż tal-batteriji jonqsu saħansitra aktar. Dan kollu huwa mmexxi mill-ottimizzazzjoni tal-faċilitajiet tal-manifattura, kif ukoll kompożizzjoni aħjar u użu mnaqqas tal-materjal.

Teknoloġija tas-Sistema tal-Ħażna tal-Enerġija

Is-sistemi tal-ħażna tal-enerġija (ESS) joffru firxa wiesgħa ta’ approċċi teknoloġiċi għall-ġestjoni tal-provvista tal-elettriku tagħna biex tinħoloq infrastruttura tal-enerġija aktar reżiljenti u tiffranka l-ispejjeż għall-utilitajiet u l-konsumaturi. Id-diversi approċċi użati bħalissa madwar id-dinja huma diskussi hawn taħt.