Sistemele energetice sunt dinamice și în tranziție din cauza resurselor energetice alternative, a inovațiilor tehnologice, a cererii, a costurilor și a consecințelor asupra mediului. Combustibilii fosili sunt sursele tradiționale de producere a energiei, dar au trecut treptat la tehnologiile inovatoare actuale, cu accent pe resursele regenerabile precum energia solară și eoliană.
Stocarea energiei poate permite generarea flexibilă și furnizarea de energie electrică stabilă pentru a satisface cererile clienților. Acest articol poate contribui la selecția celor mai recente și inovatoare dispozitive și sisteme de stocare a energiei pentru rețelele lor și alte utilizări asociate, cum ar fi mașinile și dispozitivele portabile.
Tehnici de stocare a energiei
Baterii de flux
Bateriile cu flux înlocuiesc bateriile convenționale, care sunt compuse din doi electroliți în stare lichidă, spre deosebire de compușii solizi din bateriile standard, care au o capacitate limitată de stocare a energiei. Într-o baterie cu flux sunt utilizate diferite tipuri de electroliți; bromul ca element central cu zinc (ZnBr), sodiu (NaBr), vanadiu (VBr) și multe altele ca anod, în timp ce o adăugare recentă este polisulfura de sodiu. Bateriile cu flux au capacități relativ mai mari de stocare și eliberare ulterioară a energiei. Alte caracteristici bune sunt reîncărcarea rapidă, durata de viață lungă (aproximativ un deceniu), posibilitatea descărcării complete, materialele netoxice din structură și funcțiile operaționale la temperaturi scăzute.
Stocarea energiei magnetice supraconductoare (SMES)
O altă tehnologie de stocare a energiei este „stocarea magnetică supraconductoare a energiei (SMES)”, care este caracterizată ca fiind instantanee și foarte eficientă. Fluxul de curent continuu într-o bobină de material supraconductor creează un câmp magnetic care stochează energie. Cu toate acestea, sistemul trebuie să fie răcit continuu. Este cel mai potrivit pentru a furniza o alimentare constantă și instantanee, precum și pentru a regla stabilitatea rețelei cu o putere de ieșire foarte mare într-un timp scurt.
Stocarea energiei la volant (FES)
Este una dintre cele mai promițătoare și inovatoare forme de stocare a energiei cinetice. Dispozitivele FES sunt compuse din diferite tipuri de volane (masive sau compozite), un motor-generator și suporturi magnetice amplasate într-o carcasă. Sistemele la volant de inerție funcționează, de obicei, în vid înalt și prezintă caracteristicile: fără pierderi prin frecare, rezistență redusă la vânt, durată lungă de viață, fără efecte nocive asupra mediului și necesită o întreținere neglijabilă. Sistemul FES poate contribui la controlul frecvenței sistemului de rețea și la asigurarea calității energiei electrice furnizate. Acesta este utilizat în principal pentru generarea de energie regenerabilă, unde fluctuațiile de electricitate sunt mari și frecvente. Densitatea redusă a energiei și costul mai ridicat pentru asigurarea securității sistemului sunt principalele neajunsuri. În prezent, principala sa utilizare este în completarea sistemului de baterii.
Stocarea energiei hidroelectrice prin pompare (PHES)
Două corpuri de apă (naturale sau artificiale) situate/construite la înălțimi mai mari și mai mici sunt punctele-cheie ale sistemului de acumulare hidro de pompare pentru a realiza procesul de stocare a energiei. Apa este împinsă în corpul de apă situat la o înălțime mai mare folosind energie electrică suplimentară în timpul orelor de vârf, în timp ce în timpul orelor de vârf, apa din rezervorul superior este dirijată prin conducte la un nivel inferior către un generator hidroelectric, care în cele din urmă este stocată în bazinul de apă inferior. Funcționarea generatoarelor produce din nou energie electrică. Apa este pompată înapoi în corpul de apă superior în afara perioadelor de vârf. Costul de exploatare pe unitate de energie a fost raportat ca fiind cel mai mic din PHS. Cu toate acestea, construcția rezervoarelor și a altor infrastructuri reclamă costuri de investiții foarte ridicate.
Stocarea energiei termice (TES)
Stocarea energiei termice (TES) a fost adoptată pe scară largă în care sunt utilizate astfel de materiale care pot fi conservate la temperaturi ridicate sau scăzute în captivitate izolată. Energia stocată sub formă de căldură este recuperată la revenirea materialului rece sau cald la condiții normale, care sunt utilizate din nou pentru generarea de energie electrică cu ajutorul dispozitivelor cu motor termic. Energia introdusă în acest sistem este rezistența electrică în timpul încălzirii sau răcirii. Acest sistem de stocare a energiei poate fi susținut ca un sistem cu emisii reduse de carbon sau performanță ridicată pentru alimentarea cu energie electrică a clădirilor. Cu toate acestea, cercetarea este anticipată pentru a găsi materiale de stocare eficiente, stabile și mai puțin costisitoare. Cu toate acestea, TES are o capacitate de stocare limitată pentru stocarea energiei.
Stocarea energiei în aer comprimat (CAES)
În sistemul CAES, aerul este presurizat într-un rezervor subteran folosind energie electrică în timpul orelor de vârf. Aerul comprimat este eliberat în timpul orelor de vârf, ceea ce antrenează unitatea turbină/generator pentru a produce din nou energie electrică. CAES este singurul sistem de stocare a energiei (în plus față de hidroenergia pompată) care are capacitatea de adaptabilitate comercială în sistemul livrabil foarte mare. Această tehnologie este adoptată de multe întreprinderi din Europa pentru stocarea energiei electrice în rețeaua electrică. Sistemul CAES stochează energia sub formă de gaz intermolecular, care este comprimat într-un rezervor, apoi eliberat din nou pentru rotirea turbinei și a generatorului pentru a produce energie electrică. Cu toate acestea, această problemă a fost controlată în sistemele CAES adiabatice avansate datorită capacității de a produce electricitate fără combustibil fosil, deoarece nu există niciun proces de ardere. Astfel, nu numai că eficiența centralei poate fi crescută la 70%, dar sistemul modificat s-a dovedit a fi optim pentru implementări medii și mici.
Sisteme hibride de stocare a energiei (HESS)
Atunci când un sistem de stocare a energiei este dezvoltat prin integrarea mai multor dispozitive și stabilit într-o rețea de rețea, sistemul este denumit sistem hibrid de stocare a energiei (HESS). În consecință, avantajele fiecărei tehnologii din sistemul integrat se adaugă pentru a răspunde nevoilor specifice, pentru a face față condițiilor dificile și pentru a spori performanța și eficiența sistemului. Rolul și utilizarea HESS au fost identificate în diferite sectoare. În sectorul transportului electrificat, hibridizarea bateriilor și a supercondensatoarelor s-a dovedit eficientă atunci când a fost utilizată în vehiculele cu propulsie electrificată. Mulți cercetători din domeniul vehiculelor alimentate cu pile de combustie au propus HESS a pilei de combustie cu baterii și/sau supercondensatoare. Netezirea energiei și integrarea în rețea este cea mai practică prin utilizarea bateriei-supercondensator în cazul sistemelor de energie eoliană. S-a propus pe scară largă sprijinirea instalațiilor fotovoltaice cu baterii-supercondensatoare sau hibrizi baterie-pila de combustibil. Sistemele hibride de energie regenerabilă eoliană-PV pot fi bine susținute de combinațiile pile de combustie-baterii. Astfel, utilizarea HESS ar putea fi considerată o soluție favorabilă pentru diverse aplicații în viitor. Cu toate acestea, pentru a demonstra fezabilitatea și funcționalitățile HESS, trebuie efectuate cercetări și dezvoltări suplimentare.
Există unele constrângeri și provocări în timpul proceselor de stocare a energiei. Niciunul dintre dispozitive și sisteme nu returnează 100% din cantitatea de energie stocată, ceea ce înseamnă că trebuie să existe pierderi (10%-30%). Trebuie efectuate cercetări, iar dispozitivele trebuie dezvoltate cu randamente mai mari. Ar trebui concertate eforturile pentru creșterea resurselor regenerabile de producție a energiei în vederea reducerii emisiilor și a impactului asupra mediului. Toate părțile interesate, inclusiv clienții, ar trebui să fie conștiente de impactul stocării energiei.
Te interesează soluții de independență energetică aplicate pe nevoile tale? Specialiștii Restart Energy oferă consultanță atât persoanelor fizice, cât și business-urilor hotărâte să apeleze la energie verde.
