როგორ ადარებს ენერგიის შენახვის სხვადასხვა სისტემას?

 

 

ძალიან ბევრი საათი გავატარე ჩაყვინთვისენერგიის შენახვის ტექნოლოგიები. პატიოსნად, ის, რაც დაიწყო როგორც ცნობისმოყვარეობა ჩემი მეზობლის ბატარეის დაყენების შესახებ, რაღაც აკვიატებად იქცა. აი, რა გავარკვიე-და მერწმუნეთ, ზოგიერთმა ამან გამაოცა.

ლანდშაფტი მკვეთრად შეიცვალა. ხუთი წლის წინ ძირითადად ვსაუბრობდით ლითიუმის-იონზე და ტუმბოს ჰიდროზე. ეს იყო. ახლა? ვარიანტები თითქმის აბსოლუტურია.

ლითიუმის-იონის ამბავი

ყველამ იცის ლითიუმის-იონი. თქვენი ტელეფონი, ლეპტოპი, ალბათ თქვენი მანქანა-ეს ყველგან არის. მაგრამ აქ ყველაფერი საინტერესო ხდება ქსელის-მასშტაბისა და სახლის აპლიკაციებისთვის.

ენერგიის სიმკვრივე გასაოცარია. ჩვენ ვსაუბრობთ 150-250 Wh/kg-ზე, რაც ნიშნავს, რომ თქვენ შეგიძლიათ შეფუთოთ სერიოზული შენახვის მოცულობა შედარებით კომპაქტურ ერთეულებში. შეადარეთ ეს ტყვიის-მჟავას 35-40 Wh/kg-ზე და დაიწყებთ იმის გაგებას, თუ რატომ აითვისა ლითიუმ-იონი ასე სწრაფად. ახლოსაც არ არის.

ორმხრივი მოგზაურობის-ეფექტურობა არის დაახლოებით 85-95%. ეს მნიშვნელოვანია. თქვენ მიერ ჩადებული ყოველი 100 კვტ/სთ-ზე, თქვენ იღებთ 85-95-ს უკან. დარჩენილი ენერგია ხდება სითბო, რის გამოც თერმული მენეჯმენტი ძალიან მნიშვნელოვანია ამ სისტემებში. მე მინახავს დანადგარები, სადაც ცუდი გაგრილების ეფექტურობა 10-15 პროცენტული პუნქტით დაეცა. ძვირადღირებული შეცდომა.

ციკლის სიცოცხლე ველურად განსხვავდება ქიმიისა და გამოყენების ნიმუშების მიხედვით. LFP (ლითიუმის რკინის ფოსფატი) უჯრედებს შეუძლიათ მიაღწიონ 4000-6000 ციკლს გამონადენის 80% სიღრმეზე. NMC ქიმია? მსგავს პირობებში 1500-2000-ზე მეტი. ეს განსხვავება მნიშვნელოვანია, როდესაც თქვენ ითვლით სიცოცხლის ღირებულებას.

დეგრადაციის მრუდი არის ის, რასაც მწარმოებლები ყოველთვის არ ხაზს უსვამენ. ოპტიმალური გამოყენების შემთხვევაშიც კი წელიწადში დაახლოებით 2-3% სიმძლავრეს კარგავთ. ათწლეულის შემდეგ, ეს 10 კვტ/სთ ბატარეა რეალურად არის 8 კვტ/სთ ბატარეა. დაგეგმეთ შესაბამისად.

ნაკადის ბატარეები: შეუფასებელი ვარიანტი

ვაღიარებ, წლების განმავლობაში არ ვაფასებდი ნაკადის ბატარეებს. ჩანდა, როგორც ნიშა ტექნოლოგია, რომელიც არასოდეს გაიზრდება. ვცდებოდი.

კონცეფცია ელეგანტურია: ორი ელექტროლიტური ხსნარი ინახება ცალკეულ ავზებში, ამოტუმბული უჯრედის დასტაში, სადაც ისინი ცვლიან იონებს მემბრანაში. სიმძლავრე დამოკიდებულია სტეკის ზომაზე. ენერგიის სიმძლავრე დამოკიდებულია ავზის ზომაზე. თქვენ შეგიძლიათ მათი მასშტაბირება დამოუკიდებლად-რაც ნამდვილად სასარგებლოა გარკვეული აპლიკაციებისთვის.

ვანადიუმის რედოქს ნაკადის ბატარეები (VRFB) ამჟამად დომინირებს კომერციულ ბაზარზე. ორმხრივი-ეფექტურობა უფრო დაბალია, ვიდრე ლითიუმის-იონი-ჩვეულებრივ 65-75%-მაგრამ აქ არის საქმე: ელექტროლიტი არ იშლება ისე, როგორც ლითიუმ-იონური ელექტროდები. ზოგიერთი მწარმოებელი აცხადებს 20,000+ ციკლს მინიმალური სიმძლავრის დაკარგვით. თავად ელექტროლიტი შეიძლება გადამუშავდეს თითქმის განუსაზღვრელი ვადით.

თუმცა კვალი არსებითია. თქვენ გჭირდებათ ადგილი ტანკებისთვის, ტუმბოებისთვის, უჯრედების დასტასთვის, გაგრილების სისტემებისთვის. კომუნალური-მასშტაბიანი ინსტალაციისთვის 4+ საათის ხანგრძლივობის მოთხოვნებით, ეკონომიკა მიმზიდველად გამოიყურება. საცხოვრებლად? არა პრაქტიკული. ყოველ შემთხვევაში ჯერ არა.

Pumped Hydro: ჯერ კიდევ გიგანტი

სწორედ აქ მჭირდება გარკვეული დროის გატარება, რადგან ტუმბოს ჰიდროელექტროსადგური შეუმჩნეველი რჩება ენერგიის შენახვის მოდური დისკუსიების დროს და ეს შეცდომაა.

გლობალურად, სატუმბი ჰიდროელექტროსადგური წარმოადგენს დამონტაჟებული ქსელის-მასშტაბიანი ენერგიის შენახვის სიმძლავრის დაახლოებით 95%-ს. დაე, ეს ჩაიძიროს. ყველა ლითიუმის-იონური სათაური, ყველა ნაკადის ბატარეის პრეს-რელიზი-ისინი კონკურენციას უწევენ ამ დარჩენილი 5%-ისთვის. რიცხვები განსაცვიფრებელია: 160 გიგავატზე მეტი სატუმბი ჰიდრო სიმძლავრე მთელს მსოფლიოში, რომელიც ინახავს ენერგიას, რომელიც იზომება ასობით გიგავატ/სთ-ში.

პრინციპი არ შეიძლება იყოს მარტივი. ამოტუმბეთ წყალი აღმართზე, როცა ელექტროენერგია იაფია ან უხვად. ნება მიეცით უკან დაიბრუნოს ტურბინების მეშვეობით, როდესაც გჭირდებათ ენერგია. გრავიტაციული პოტენციური ენერგია, შენახული და გამოთავისუფლებული. არც ეგზოტიკური მასალები, არც რთული ქიმია, არც დეგრადაცია ტრადიციული გაგებით.

ორმხრივი-მოგზაურობის ეფექტურობა მერყეობს 70-85%-დან, ინსტალაციის დიზაინის მიხედვით. არა ისეთი მაღალი, როგორც ლითიუმის-იონი, მაგრამ კონკურენტუნარიანია ნაკადის ბატარეებთან. და აი, რა არის მნიშვნელოვანი: სისტემები გრძელდება. Bath County Pumped Storage Station ვირჯინიაში ფუნქციონირებს 1985 წლიდან. თითქმის ოთხი ათწლეულის საიმედო ოპერაცია. სცადეთ იპოვოთ 40 წლის ბატარეა, რომელიც ჯერ კიდევ მუშაობს.

რეაგირების დრო მკვეთრად გაუმჯობესდა ცვლადი-სიჩქარის ტუმბოს-ტურბინებით. თანამედროვე დანადგარები შეიძლება ნულიდან სრულ გამომუშავებამდე ორ წუთში გადავიდეს. ეს საკმარისად სწრაფია ქსელის სტაბილიზაციის უმეტესი საჭიროებისთვის.

აშკარა შეზღუდვა არის გეოგრაფია. გჭირდებათ სიმაღლის სხვაობა და წყალი. უამრავი შესაფერისი საიტი უკვე შემუშავებულია ისეთ ადგილებში, როგორიცაა ნორვეგია, შვეიცარია და შეერთებული შტატების ნაწილებში. მაგრამ-და ეს მომხიბლავია-მზარდია ინტერესი დახურული-სისტემების მიმართ, რომლებიც არ ეყრდნობიან ბუნებრივ წყლის ობიექტებს. მიტოვებული მაღაროები, დანიშნულების-აშენებული წყალსაცავები, მიწისქვეშა გამოქვაბულებიც კი.

მშენებლობის ხარჯები კვლავ მაღალია. ჩვენ ვსაუბრობთ მილიარდობით დოლარზე ძირითადი ინსტალაციებისთვის და ვაძლევთ ნებართვას, რომელიც იზომება წლების, ზოგჯერ ათწლეულების განმავლობაში. ეს წინა-დატვირთული ინვესტიცია არის მთავარი ბარიერი ახალი განვითარებისთვის და არა ტექნიკური შეზღუდვები.

შეკუმშული ჰაერი

CAES-შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვა. ამჟამად მუშაობს მხოლოდ ორი-მასშტაბიანი ქარხანა: ჰანტორფი გერმანიაში (1978 წლიდან) და მაკინტოში ალაბამაში (1991 წლიდან). ორივე იყენებს მიწისქვეშა მარილის გამოქვაბულებს. ეფექტურობა არის დაახლოებით 40-50% ტრადიციული ადიაბატური დიზაინისთვის, თუმცა მოწინავე იზოთერმული მიდგომები გვპირდება 70%+. საინტერესო ტექნოლოგიას, შეზღუდულ განლაგებას. გადაადგილება.

წყალბადის კითხვა

წყალბადზე წინ და უკან დავდივარ. რამდენიმე დღე მგონია, რომ ეს არის ხანგრძლივი-მეხსიერების მომავალი. სხვა დღეებში, ეფექტურობის დანაკარგები გადაულახავი ჩანს.

აქ არის ძირითადი მათემატიკა, რომელიც აიძულებს ხალხს. ელექტროლიზი მუშაობს დაახლოებით 60-80% ეფექტურობით. შეკუმშვა ან გათხევადება იღებს ენერგიის კიდევ ერთ ნაწილს. როდესაც საწვავის უჯრედის მეშვეობით ელექტროენერგიაში გადაიყვანთ, თქვენ ხედავთ 40-60%-იან ეფექტურობას. დააწყვეთ ისინი ერთად და ორმხრივი ეფექტურობა დაეცემა სადღაც 25-45%-ს შორის. ეს არ არის შესანიშნავი.

მაგრამ ეფექტურობა არ არის ყველაფერი. წყალბადი გვთავაზობს იმას, რასაც სხვა ტექნოლოგიები არ შეუძლიათ: ჭეშმარიტად სეზონური შენახვა დეგრადაციის გარეშე. გამოიმუშავეთ წყალბადი ზაფხულში, როდესაც მზის გამომუშავება პიკს აღწევს, შეინახეთ იგი მიწისქვეშა გამოქვაბულებში ან ტანკებში და გამოიყენეთ იგი ზამთარში, როდესაც მოთხოვნა იზრდება. ნაკადის ბატარეაში ელექტროლიტი მაინც იმუშავებს ექვსი თვის უსაქმური ჯდომის შემდეგ, რა თქმა უნდა, მაგრამ წყალბადი უბრალოდ... იქ ზის. საკუთარი-განთავისუფლების შეშფოთება არ არის.

კიდევ ერთი უპირატესობა არის მრავალფეროვნება. შენახული წყალბადი შეიძლება კვლავ გახდეს ელექტროენერგია, დიახ. მაგრამ მას ასევე შეუძლია სამრეწველო პროცესების გამოკვება, მანქანების საწვავი ან სითბოს გამომუშავება. ამ არჩევითობას რეალური მნიშვნელობა აქვს, მაშინაც კი, თუ მისი რაოდენობრივი დადგენა რთულია.

სწრაფი შენიშვნა Flywheels-ზე

თითქმის დაავიწყდა საფრენი ბორბლები. ისინი ინახავენ კინეტიკურ ენერგიას მბრუნავ როტორში-ჩვეულებრივ ნახშირბადის ბოჭკოვან კომპოზიტებში, რომლებიც მუშაობენ ვაკუუმში ხახუნის შესამცირებლად. რეაგირების დრო არსებითად მყისიერია, რაც მათ შესანიშნავს ხდის სიხშირის რეგულირებისთვის. მაგრამ ენერგიის სიმძლავრე შეზღუდულია. თქვენ უყურებთ შენახვის წუთებს და არა საათებს. Beacon Power მართავს 20 მეგავატი სიმძლავრის ობიექტს ნიუ-იორკში, რომელიც ლამაზად არეგულირებს სიხშირეს. ნაყარი შენახვისთვის? სხვაგან ნახე.

თერმული საცავი საინტერესო ხდება

გამდნარი მარილი, გაცხელებული ქვიშა, კრიოგენული სითხეები, ყინული-აქ იმაზე მეტი მრავალფეროვნებაა, ვიდრე ხალხი ფიქრობს.

კონცენტრირებული მზის ელექტროსადგურები წლების განმავლობაში იყენებდნენ გამდნარ მარილს. Gemasolar ქარხანას ესპანეთში შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება 15 საათის განმავლობაში მზის პირდაპირი სხივების გარეშე სითბოს გამოყენებით, რომელიც ინახება გამდნარ ნიტრატ მარილებში დაახლოებით 565 გრადუსზე. დადასტურებული ტექნოლოგიაა.

რაც ამ ბოლო დროს მაღელვებს გახურებული ქვიშისა და ხრეშის შენახვაა. ეს სისტემები იყენებენ იაფ, უხვ მასალებს, რომლებიც უძლებენ 1000 გრადუსზე მაღლა ტემპერატურას. არ არის ეგზოტიკური მიწოდების ჯაჭვები სანერვიულო. ფინურმა კომპანიამ, სახელწოდებით Polar Night Energy-მ ააშენა 100 მგვტ/სთ ქვიშის ბატარეა, რომელიც კომერციულად მუშაობს 2022 წლიდან. ორმხრივი-მოგზაურობის ეფექტურობა დაბალია-შეიძლება 50-60% ელექტროენერგიაზე--ელექტროენერგიაზე, მაგრამ თუ შეგიძლიათ,{1} თქვენი ძირითადი აპლიკაციაა{0}

ყინულის შენახვა გაგრილების აპლიკაციებისთვისაც იმსახურებს აღნიშვნას. გააკეთეთ ყინული ღამით, როდესაც ელექტროენერგია იაფია, გამოიყენეთ იგი კონდიციონერისთვის შუადღის პიკის საათებში. მარტივი, ეფექტური და უკვე განლაგებული ათასობით კომერციულ შენობაში. არა გლამურული, მაგრამ მუშაობს.

მაშ, როგორ ადარებენ ისინი სინამდვილეში?

გულწრფელი პასუხია: ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რის გაკეთებას ცდილობთ. მეზიზღება ეს პასუხი, მაგრამ ეს ასეა.

ხანგრძლივობის მოთხოვნები

ქვე-მეორე პასუხის და ხანმოკლე-ხანგრძლივობის საჭიროებისთვის (წამებიდან წუთამდე) დომინირებს მფრინავები და სუპერკონდენსატორები. ისინი ძვირია კვტ/სთ-ზე, მაგრამ სიჩქარით დაუმარცხებელია. ლითიუმის-იონი ძალიან კარგად უმკლავდება 1-4-საათიან ფანჯარას - აქ არის საცხოვრებელი და კომერციული ობიექტების უმეტესობა. 8-10 საათის გასვლის შემდეგ, სატუმბი ჰიდრო და ნაკადის ბატარეები უფრო ეკონომიური ხდება. სეზონური შენახვისთვის, რომელიც მოიცავს კვირას ან თვეს, წყალბადი ნამდვილად ერთადერთი ეფექტური ვარიანტია ამჟამად.

ღირებულების რეალობა

ლითიუმის-იონური პაკეტის ღირებულება მკვეთრად დაეცა-დაახლოებით $1,100/კვტ/სთ-დან 2010 წელს, დაახლოებით 140 დოლარამდე/კვტ/სთ-მდე 2024 წელს. ეს გასაოცარი ტრაექტორიაა. მაგრამ ბატარეის ხარჯები მხოლოდ განტოლების ნაწილია. სისტემის ბალანსი, ინსტალაცია, ქსელთან ურთიერთკავშირი, რომელიც საშუალებას იძლევა-ეს „რბილი ხარჯები“ სულ უფრო მეტად დომინირებს პროექტის ბიუჯეტებში. 100 კვტ/სთ საცხოვრებელი სისტემის დამონტაჟება შეიძლება ღირდეს 20,000-35,000 აშშ დოლარი, რაც დიდწილად დამოკიდებულია ადგილმდებარეობასა და ადგილობრივ რეგულაციებზე.

ტუმბოს ჰიდროს აქვს შენახვის ყველაზე დაბალი ღირებულება ხანგრძლივი-ხანგრძლივობის აპლიკაციებისთვის, როგორც წესი, $50-80/MWh პროექტის სიცოცხლის განმავლობაში. დაჭერა არის ის წინასწარი კაპიტალის მოთხოვნა, რომელიც ადრე აღვნიშნე. თქვენ გჭირდებათ მომთმენი ინვესტორები.

ნაკადის ბატარეები ჯერ კიდევ ძვირია-შეიძლება $300-500/კვტ/სთ სრული სისტემებისთვის - მაგრამ ხანგრძლივობის ვადა ცვლის მათემატიკას დონის დანახარჯებთან დაკავშირებით. თუ თქვენი აპლიკაცია მოითხოვს 10,000+ ციკლს 20 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, ყურადღებით გაუშვით ნომრები.

გარემოსდაცვითი მოსაზრებები

ეს არის სადაც მე ცოტა ქადაგება, ბოდიში. ლითიუმის-იონის წარმოებას აქვს რეალური ზემოქმედება გარემოზე-კობალტის მოპოვების პირობებზე, ლითიუმის მოპოვების წყლის მოხმარებაზე,-სასრულო-გადამუშავების გამოწვევებზე. ჩვენ ვუმჯობესდებით ამ ყველაფერში, მაგრამ თითქოს ბატარეები იდეალურად სუფთაა, გულუბრყვილოა. ტუმბოიანი ჰიდროელექტროსადგურები ცვლის ლანდშაფტებსა და ეკოსისტემებს, თუმცა დახურული-მარყუჟის დიზაინი ამცირებს ზემოქმედებას. ელექტროლიზის წყალბადი ისეთივე სუფთაა, როგორც ელექტროენერგია, რომელიც მას ენერგიას აძლევს. ეს გარიგებები მნიშვნელოვანია და იმსახურებს გულწრფელ განხილვას.

რასაც მე რეალურად გირჩევდი

სახლებისა და მცირე ბიზნესის უმეტესობისთვის? ლითიუმის-იონი, კონკრეტულად LFP ქიმია. ტექნოლოგია მომწიფებულია, ინსტალატორები ესმით და ფასები ნამდვილად გონივრული გახდა. დააწყვილეთ იგი სახურავის მზისგან და თქვენ მიიღებთ სისტემას, რომელიც კარგად მოგემსახურებათ 10-15 წლის განმავლობაში.

ქსელური-მასშტაბიანი პროექტებისთვის 4+ საათის ხანგრძლივობის მოთხოვნებით, საუბარი უფრო საინტერესო ხდება. მე სერიოზულად შევაფასებ ნაკადის ბატარეებს ლითიუმ-იონთან ერთად, განსაკუთრებით თუ აპლიკაცია მოითხოვს მაღალი ციკლის რაოდენობას. და ნუ უგულებელყოფთ ტუმბოს ჰიდროს მხოლოდ იმიტომ, რომ ის მოძველებულად ჟღერს-მოდურად-სადაც გეოგრაფია იძლევა, ეს ხშირად საუკეთესო გრძელვადიანი-ინვესტიციაა.

თვალი ადევნეთ განვითარებად ტექნოლოგიებსაც. ნატრიუმის-იონური ბატარეები კომერციულ სიცოცხლისუნარიანობას აღწევს და შესაძლოა რამდენიმე წელიწადში შეამციროს ლითიუმის-იონის ფასი. რკინის-ჰაერის ბატარეები გვთავაზობენ ენერგიის მნიშვნელოვან სიმკვრივეს ხანგრძლივი-გამოყენებისთვის. კომერციალიზაცია ხდება გრავიტაციული საცავი წყლის ნაცვლად მყარი ბლოკების გამოყენებით.

ლანდშაფტი სწრაფად ვითარდება. ის, რაც დღეს ოპტიმალურად გამოიყურება, შეიძლება ხუთ წელიწადში არ იყოს პასუხი. ეს გაურკვევლობა იმედგაცრუებულია, თუ გადაწყვეტილების მიღება ახლა გჭირდებათ, მაგრამ ის ასევე ნამდვილად ამაღელვებელია. ჩვენ ვცხოვრობთ ტრანსფორმაციის გზით, თუ როგორ ინახავს სამყარო ენერგიას და ინოვაციების ტემპი არ ნელდება.