Mən dalış üçün çoxlu saatlar sərf etmişəmenerji saxlama texnologiyaları. Düzünü desəm, qonşumun batareyasının quraşdırılması ilə bağlı maraq kimi başlayan şey bir vəsvəsə çevrildi. Beləliklə, mən başa düşdüm-və inanın, bəzi şeylər məni təəccübləndirdi.
Mənzərə kəskin şəkildə dəyişdi. Beş il əvvəl biz əsasən litium-ionu və nasoslu hidro haqqında danışırdıq. Bu belə idi. İndi? Seçimlər demək olar ki, böyükdür.
Litium{0}}İon Hekayəsi
Litium-ionunu hamı bilir. Telefonunuz, noutbukunuz, yəqin ki, avtomobiliniz-hər yerdədir. Lakin şəbəkə miqyası və ev tətbiqləri üçün-işlər burada maraqlı olur.
Enerji sıxlığı diqqətəlayiqdir. Söhbət 150-250 Wh/kq-dan gedir, bu o deməkdir ki, siz ciddi yaddaş tutumunu nisbətən yığcam vahidlərə yığa bilərsiniz. Bunu bəlkə də 35-40 Wh/kq-da-qurğuşun turşusu ilə müqayisə edin və litium-ionun niyə bu qədər tez mənimsəndiyini anlamağa başlayırsınız. Heç yaxın deyil.
Gediş-gəliş{0}}səfər səmərəliliyi təxminən 85-95% təşkil edir. Bu əlamətdardır. Yerləşdirdiyiniz hər 100 kVt/saata görə 85-95 kVt-ni geri alırsınız. Qalan enerji istiliyə çevrilir, buna görə də bu sistemlərdə istilik idarəetməsi çox vacibdir. Mən zəif soyutmanın səmərəliliyi 10-15 faiz bəndi aşağı salan qurğular görmüşəm. Bahalı səhv.
Dövr ömrü kimyadan və istifadə üsullarından asılı olaraq vəhşicəsinə dəyişir. LFP (litium dəmir fosfat) hüceyrələri 80% boşalma dərinliyində 4000-6000 dövrə vura bilər. NMC kimyası? Bənzər şərtlərdə daha çox 1500-2000 kimi. Ömür boyu dəyərini hesabladığınız zaman bu fərq vacibdir.
Deqradasiya əyrisi istehsalçıların həmişə vurğulamadığı bir şeydir. Optimal istifadə ilə belə, ildə təxminən 2-3% tutum itirirsiniz. On ildən sonra həmin 10 kVt-saatlıq batareya real olaraq 8 kVt-saatlıq batareyadır. Buna uyğun olaraq planlaşdırın.
Batareyalar axını: Qiymətləndirilməmiş Seçim
Etiraf edim ki, mən illərdir axın batareyalarını düzgün qiymətləndirmirdim. Heç vaxt miqyası genişlənməyəcək bir niş texnologiya kimi görünürdü. Mən səhv etdim.
Konsepsiya zərifdir: ayrı-ayrı çənlərdə saxlanılan iki elektrolit məhlulu, membran vasitəsilə ion mübadiləsi apardıqları hüceyrə yığınından pompalanır. Güc çıxışı yığının ölçüsündən asılıdır. Enerji tutumu tankın ölçüsündən asılıdır. Siz onları müstəqil şəkildə miqyaslandıra bilərsiniz-bu, müəyyən tətbiqlər üçün həqiqətən faydalıdır.
Vanadium redoks axını batareyaları (VRFBs) hazırda kommersiya bazarında üstünlük təşkil edir. Dairə -səfər səmərəliliyi litium-ionundan-adətən 65-75%-aşağıdır, lakin burada bir şey var: elektrolit litium-ion elektrodları kimi pisləşmir. Bəzi istehsalçılar minimum tutum itkisi ilə 20,000+ dövrü iddia edirlər. Elektrolitin özü demək olar ki, qeyri-müəyyən müddətə təkrar emal edilə bilər.
Baxmayaraq ki, ayaq izi əhəmiyyətlidir. Tanklar, nasoslar, hüceyrə yığını, soyutma sistemləri üçün yer lazımdır. -saatlıq tələbləri olan kommunal miqyaslı quraşdırmalar üçün iqtisadiyyat cəlbedici görünməyə başlayır. Yaşayış üçün? Praktik deyil. Ən azından hələ yox.
Pumped Hydro: Hələ Nəhəngdir
Bu, mənim bir az vaxt sərf etməli olduğum yerdir, çünki dəbdə olan enerji saxlama müzakirələrində pompalanan hidro diqqətdən kənarda qalır və bu, səhvdir.
Qlobal miqyasda nasosla işləyən su quraşdırılmış şəbəkə miqyaslı enerji saxlama qabiliyyətinin təxminən 95%-ni təşkil edir. Bunun batmasına icazə verin. Bütün litium-ion başlıqları, bütün axın batareyası press-relizləri-qalan 5% üçün rəqabət aparırlar. Rəqəmlər heyrətamizdir: dünya üzrə 160 GVt-dan çox nasoslu su gücü, yüzlərlə GWh ilə ölçülən enerjini saxlayır.
Prinsip daha sadə ola bilməzdi. Elektrik ucuz və ya bol olduqda suyu yoxuşa çıxarın. Enerji ehtiyacınız olanda onun turbinlərdən aşağı axmasına icazə verin. Saxlanılan və sərbəst buraxılan qravitasiya potensial enerjisi. Heç bir ekzotik materiallar, heç bir mürəkkəb kimya, ənənəvi mənada deqradasiya narahatlığı yoxdur.
Quraşdırma dizaynından asılı olaraq -gediş-gəliş səmərəliliyi 70-85% arasında dəyişir. Litium-ionu qədər yüksək deyil, lakin axın batareyaları ilə rəqabət aparır. Və burada vacib olan budur: sistemlər sonuncudur. Virciniyadakı Bath County Pomped Storage Station 1985-ci ildən fəaliyyət göstərir. Təxminən dörd onillik etibarlı əməliyyat. Hələ də işləyən 40 illik batareya tapmağa çalışın.
Dəyişən{0}}sürətli nasos-turbinləri ilə cavab müddəti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmışdır. Müasir qurğular iki dəqiqədən az müddətdə sıfırdan tam çıxışa gedə bilər. Bu, əksər şəbəkə sabitləşdirmə ehtiyacları üçün kifayət qədər sürətlidir.
Aşkar məhdudiyyət coğrafiyadır. Yüksəklik fərqi və suya ehtiyacınız var. Norveç, İsveçrə və ABŞ-ın bəzi yerlərində çoxlu uyğun saytlar artıq hazırlanıb. Lakin-və bu heyranedicidir-təbii su obyektlərinə etibar etməyən qapalı{5}}dövrə sistemlərinə artan maraq var. Tərk edilmiş mədənlər, təyinatlı{7}}inşa edilmiş su anbarları, hətta yeraltı mağaralar.
Tikinti xərcləri yüksək olaraq qalır. İllərlə, bəzən onilliklərlə ölçülən əsas qurğular və icazə müddətləri üçün milyardlarla dollardan danışırıq. Bu yüklənmiş investisiya texniki məhdudiyyətlər deyil, yeni inkişafın qarşısında əsas maneədir-.
Sıxılmış Hava
CAES-sıxılmış hava enerji anbarı. Hal-hazırda yalnız iki böyük zavod fəaliyyət göstərir: Almaniyada Huntorf (1978-ci ildən) və Alabamadakı McIntosh (1991-ci ildən). Hər ikisi yeraltı duz mağaralarından istifadə edir. Ənənəvi adiabatik dizaynlar üçün effektivlik təxminən 40-50% təşkil edir, lakin qabaqcıl izotermik yanaşmalar 70% vəd edir+. Maraqlı texnologiya, məhdud yerləşdirmə. İrəli.
Hidrogen Sualı
Mən hidrogenlə irəli-geri gedirəm. Bəzi günlər düşünürəm ki, bu, uzun müddətli yaddaşın-gələcəyidir. Digər günlərdə səmərəlilik itkiləri qarşısıalınmaz görünür.
Budur insanları təhrik edən əsas riyaziyyat. Elektroliz təxminən 60-80% səmərəliliklə işləyir. Sıxılma və ya mayeləşdirmə başqa bir enerji parçası alır. Yanacaq hüceyrəsi vasitəsilə yenidən elektrik enerjisinə çevirdiyiniz zaman, bəlkə də 40-60% səmərəliliyə baxırsınız. Bunları bir yerə yığın və gediş-gəlişin səmərəliliyi 25-45% arasında olacaq. Bu... əla deyil.
Lakin səmərəlilik hər şey deyil. Hidrogen başqa texnologiyaların edə bilməyəcəyi bir şeyi təklif edir: deqradasiya olmadan həqiqətən mövsümi saxlama. Yayda günəş hasilatının pik həddə çatdığı zaman hidrogen hasil edin, onu yeraltı mağaralarda və ya çənlərdə saxlayın və qışda tələbat artdıqda istifadə edin. Bir axın batareyasındakı elektrolit, əlbəttə ki, altı ay boş oturduqdan sonra da işləyəcək, amma hidrogen sadəcə... orada oturur. Öz-özünə boşalma narahatlığı yoxdur-.
Digər üstünlük çox yönlüdür. Saxlanan hidrogen yenidən elektrikə çevrilə bilər, bəli. Lakin o, həm də sənaye proseslərini qidalandıra, nəqliyyat vasitələrini yanacaqla təmin edə və ya istilik yarada bilər. Kəmiyyətini müəyyən etmək çətin olsa belə, bu seçimin real dəyəri var.
Flywheels haqqında qısa qeyd
Demək olar ki, volanları unutmuşam. Onlar sürtünməni minimuma endirmək üçün kinetik enerjini fırlanan rotorda-adətən vakuumda işləyən karbon lifli kompozitlərdə saxlayırlar. Cavab müddəti mahiyyətcə anidir, bu da onları tezliklərin tənzimlənməsi üçün mükəmməl edir. Lakin enerji tutumu məhduddur. Siz saatlara deyil, dəqiqələrə baxırsınız. Beacon Power Nyu-Yorkda tezlik tənzimləməsini gözəl həyata keçirən 20 MVt-lıq bir obyekti idarə edir. Toplu saxlama üçün? Başqa yerə baxın.
Termal Saxlama Maraqlı Olur
Ərinmiş duz, qızdırılan qum, kriogen mayelər, buz-burada insanların düşündüyündən daha çox müxtəliflik var.
Konsentrasiya edilmiş günəş elektrik stansiyaları illərdir ərimiş duz anbarından istifadə edir. İspaniyadakı Gemasolar zavodu təxminən 565 dərəcədə ərimiş nitrat duzlarında saxlanılan istilikdən istifadə edərək birbaşa günəş işığı olmadan 15 saata qədər elektrik enerjisi istehsal edə bilir. Bu sübut edilmiş texnologiyadır.
Son vaxtlar məni həyəcanlandıran qızdırılan qum və çınqıl anbarıdır. Bu sistemlər 1000 dərəcədən yuxarı temperaturlara tab gətirə bilən ucuz, bol materiallardan istifadə edir. Narahat olmaq üçün ekzotik tədarük zəncirləri yoxdur. Polar Night Energy adlı Fin şirkəti 2022-ci ildən kommersiya məqsədilə fəaliyyət göstərən 100 MVt/saatlıq qum batareyası hazırlayıb. Gediş-gəlişin səmərəliliyi aşağıdır-elektrik enerjisinə 50{9}}ola bilsin ki, 50{9}}60%{10}}elektrik{11}}amma, əgər əsas tətbiqiniz isitmədirsə, {{11}%9}
Soyutma tətbiqləri üçün buz saxlama da qeyd edilməlidir. Elektrik ucuz olanda gecə buz hazırlayın, günortanın pik saatlarında kondisioner üçün istifadə edin. Sadə, effektiv və artıq minlərlə kommersiya binasında yerləşdirilib. Cazibədar deyil, amma işləyir.
Beləliklə, onlar əslində necə müqayisə edirlər?
Dürüst cavab budur: bu, nə etməyə çalışdığınızdan asılıdır. Bu cavabdan nifrət edirəm, amma bu doğrudur.
Müddət Tələbləri
Alt-ikinci cavab və qısa{1}}müddət ehtiyacları üçün (saniyələr və dəqiqələr) üçün volanlar və superkondensatorlar üstünlük təşkil edir. Onlar kVt/saat üçün bahadır, lakin sürət baxımından rəqibsizdir. Litium-ion 1-4 saatlıq pəncərəni çox yaxşı idarə edir - burada əksər yaşayış və kommersiya yerləşdirmələri yaşayır. 8-10 saat keçdikdən sonra pompalanan hidro və axın batareyaları daha qənaətcil olur. Həftələrlə və ya aylarla davam edən mövsümi saxlama üçün hidrogen hazırda yeganə uyğun variantdır.
Xərc Reallıqları
Litium{0}}ion paketinin qiyməti-2010-cu ildə təxminən 1100 ABŞ dolları/kVt/saatdan 2024-cü ildə təxminən 140 dollar/kVt/saata düşüb. Bu, heyrətamiz trayektoriyadır. Lakin batareya xərcləri tənliyin yalnız bir hissəsidir. Sistem balansı, quraşdırma, şəbəkə qarşılıqlı əlaqəsi, icazə verən-bu "yumşaq xərclər" layihə büdcələrində getdikcə üstünlük təşkil edir. 100 kVt/saatlıq yaşayış sistemi, yerdən və yerli qaydalardan çox asılı olaraq quraşdırılmış 20,000-35,000 dollara başa gələ bilər.
Nasoslu su uzun müddətli tətbiqlər üçün ən aşağı səviyyəli saxlama dəyərinə malikdir,{0}}adətən layihənin müddəti ərzində $50-80/MWh. Maraqlıdır ki, əvvəllər qeyd etdiyim ilkin kapital tələbi. Səbirli investorlara ehtiyacınız var.
Tam sistemlər üçün axın batareyaları hələ də bahadır-bəlkə də 300$-500/kVt-saat, lakin daha uzun xidmət müddəti səviyyəli xərclərdə riyaziyyatı dəyişir. Tətbiqiniz 20 il ərzində 10,{5}} dövr tələb edirsə, rəqəmləri diqqətlə işlədin.
Ətraf Mühit Mülahizələri
Bu, bir az təbliğ etdiyim yerdir, bağışlayın. Litium-ion istehsalının real ekoloji təsirləri-kobalt hasilatı şəraiti, litium hasilatı suyunun istifadəsi,-sonu-həyatda təkrar emalı ilə bağlı çətinliklər var. Biz bunların hamısında yaxşılaşırıq, lakin batareyaların mükəmməl təmiz olduğunu iddia etmək sadəlövhlükdür. Nasoslu su landşaftları və ekosistemləri dəyişdirir, qapalı{7}}döngü dizaynları təsirləri minimuma endirir. Elektrolizdən əldə edilən hidrogen yalnız onu gücləndirən elektrik qədər təmizdir. Bu mübadilələr vacibdir və dürüst müzakirəyə layiqdir.
Əslində nəyi tövsiyə edərdim
Əksər evlər və kiçik bizneslər üçün? Litium{0}}ionu, xüsusilə LFP kimyası. Texnologiya yetkindir, quraşdıranlar bunu başa düşür və qiymətlər həqiqətən münasib olub. Onu damdakı günəş enerjisi ilə birləşdirin və 10-15 il ərzində sizə yaxşı xidmət edəcək bir sistem əldə edəcəksiniz.
4+ saatlıq tələbləri olan şəbəkə-miqyaslı layihələr üçün söhbət daha maraqlı olur. Litium-ionu ilə yanaşı axın batareyalarını da ciddi qiymətləndirərdim, xüsusən də proqram yüksək dövr sayı tələb edərsə. Coğrafiyanın imkan verdiyi yerlərdə köhnə-moda-səsləndiyi üçün nasosla işləyən sudan imtina etməyin, bu, çox vaxt ən yaxşı uzunmüddətli investisiya-dir.
İnkişaf etməkdə olan texnologiyalara da diqqət yetirin. Natrium{1}}ion batareyaları kommersiya imkanlarına çatır və bir neçə il ərzində litium-ionun dəyərini aşağı sala bilər. Dəmir hava batareyaları-uzunmüddətli tətbiqlər üçün diqqətəlayiq enerji sıxlığı təklif edir. Su əvəzinə bərk bloklardan istifadə edərək qravitasiya anbarı kommersiyalaşdırılır.
Mənzərə sürətlə inkişaf edir. Bu gün optimal görünən şey beş ildən sonra cavab olmaya bilər. Əgər indi qərar verməlisinizsə, bu qeyri-müəyyənlik məyusedici olsa da, həm də həqiqətən həyəcan vericidir. Biz dünyanın enerjini necə saxlaması ilə bağlı dəyişiklikləri yaşayırıq və innovasiya tempi azalmır.