Emmagatzematge d'energia a curt termini: què és i per què és important

Emmagatzematge d'energia a curt termini: què és i per què és important

Emmagatzematge d'energia a curt termini Introducció

L'emmagatzematge d'energia és el procés de captar energia d'una font i emmagatzemar-la per utilitzar-la posteriorment. Emmagatzematge d’energia pot proporcionar diversos beneficis per a la xarxa elèctrica, com ara equilibrar l'oferta i la demanda, millorar la fiabilitat i la resiliència i la integració de fonts d'energia renovables. L'emmagatzematge d'energia es pot classificar en diferents categories segons la durada de l'emmagatzematge, com ara curt termini, mitjà termini i emmagatzematge d'energia a llarg termini. En aquest bloc, ens centrarem en l'emmagatzematge d'energia a curt termini, que normalment es refereix a sistemes d'emmagatzematge d'energia que poden emmagatzemar i descarregar energia en pocs segons o minuts. Explorarem què és l'emmagatzematge d'energia a curt termini, com funciona, quins són els seus avantatges i desavantatges, quines són les seves aplicacions actuals i potencials i quines són les tendències i perspectives futures d'aquesta tecnologia emergent.

Què és l'emmagatzematge d'energia a curt termini i com funciona?

L'emmagatzematge d'energia a curt termini és un tipus d'emmagatzematge d'energia que pot emmagatzemar i alliberar energia en un període de temps curt, normalment des de mil·lisegons fins a minuts. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot respondre ràpidament als canvis en les condicions de la xarxa, com ara fluctuacions de freqüència, variacions de voltatge o demanda punta. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot utilitzar diverses tecnologies per emmagatzemar energia de diferents formes, com ara elèctrica, mecànica, química o tèrmic. Algunes de les tecnologies comunes d'emmagatzematge d'energia a curt termini inclouen bateries, volants, supercondensadors i emmagatzematge d'energia d'aire comprimit (CAES).

Quins són els beneficis de l'emmagatzematge d'energia a curt termini per a la xarxa i el medi ambient?

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot aportar diversos beneficis per a la xarxa i el medi ambient, com ara:

- Regulació de la freqüència: l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot ajudar a mantenir l'equilibri entre la generació i el consum d'electricitat i mantenir la freqüència de la xarxa dins d'un rang segur. La regulació de la freqüència és essencial per a l'estabilitat i la seguretat de la xarxa, especialment amb la creixent penetració de fonts d'energia renovables variables, com l'eòlica i la solar, que poden provocar fluctuacions en la freqüència de la xarxa.

- Afaitat punta: l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot ajudar a reduir la demanda punta i els costos i emissions associats. El pic de demanda es produeix quan el consum d'electricitat és màxim, normalment durant determinades hores del dia o estacions de l'any. La demanda màxima pot tensar la infraestructura de la xarxa i augmentar la dependència de centrals elèctriques de punta cares i contaminants, que sovint es basen en combustibles fòssils. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot emmagatzemar l'excés d'energia durant els períodes punta i alliberar-lo durant els períodes punta, reduint així la demanda punta i els preus de l'electricitat.

- Integració renovable: l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot ajudar a integrar més fonts d'energia renovables a la xarxa i augmentar la proporció d'energia neta i verda. Les fonts d'energia renovables, com l'eòlica i la solar, són intermitents i impredictibles, la qual cosa pot suposar reptes per al funcionament i la planificació de la xarxa. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot suavitzar les fluctuacions i intermitències de les fonts d'energia renovables i proporcionar energia de reserva i serveis auxiliars quan sigui necessari, millorant així la fiabilitat i la flexibilitat de la xarxa.

Quins són els reptes i les oportunitats per al desenvolupament i el desplegament d'emmagatzematge d'energia a curt termini?

L'emmagatzematge d'energia a curt termini és encara una tecnologia naixent i en evolució, que s'enfronta a diversos reptes i oportunitats per al seu desenvolupament i desplegament, com ara:

- Cost i rendiment: les tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini varien en les seves característiques de cost i rendiment, com ara la densitat d'energia, la densitat de potència, l'eficiència, la vida útil i la seguretat. Algunes de les tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini, com les bateries i els volants, són relativament madures i estan disponibles comercialment, mentre que altres, com els supercondensadors i els CAES, encara estan en desenvolupament i demostració. El cost i el rendiment de les tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini depenen de diversos factors, com ara els materials, el disseny, la fabricació, l'operació i el manteniment. Cal millorar i optimitzar el cost i el rendiment de les tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini per fer-les més competitives i atractives per al mercat.

- Política i regulació: l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot proporcionar múltiples serveis i beneficis per a la xarxa i el medi ambient, però pot ser que no sigui reconegut i recompensat adequadament per les polítiques i els marcs reguladors actuals. Les polítiques i els marcs reguladors per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini varien segons les diferents regions i jurisdiccions i poden no ser coherents o coherents. Algunes de les qüestions polítiques i normatives que afecten l'emmagatzematge d'energia a curt termini inclouen la definició i classificació de l'emmagatzematge d'energia, la propietat i el funcionament de l'emmagatzematge d'energia, la valoració i compensació dels serveis d'emmagatzematge d'energia i els estàndards i codis de seguretat i interconnexió de l'emmagatzematge d'energia. . Cal actualitzar i harmonitzar els marcs polítics i reguladors per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini per crear condicions de joc equitatives i un entorn propici per al desenvolupament i el desplegament de l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

- Innovació i recerca: l'emmagatzematge d'energia a curt termini és un camp dinàmic i divers, que ofereix àmplies oportunitats per a la innovació i la recerca. La innovació i la investigació poden ajudar a avançar en la ciència i la tecnologia de l'emmagatzematge d'energia a curt termini i abordar els reptes i les barreres tècniques i no tècniques. La innovació i la investigació també poden ajudar a explorar aplicacions i mercats nous i nous per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini i crear més valor i impacte per a la societat i l'economia. La innovació i la investigació poden ser fomentades i facilitats per diversos grups d'interès, com ara el món acadèmic, la indústria, el govern i la societat civil, mitjançant la col·laboració i la coordinació.

Tipus de tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini

En aquesta secció, introduirem alguns dels tipus comuns de tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini i parlarem dels seus principis de funcionament, avantatges i desavantatges.

bateries

bateries Són dispositius que emmagatzemen energia en forma d'energia química, i la converteixen en energia elèctrica quan es necessita. Les bateries consten de dos elèctrodes, un electròlit i un separador. Els elèctrodes són els materials que emmagatzemen i alliberen l'energia química, i estan connectats al circuit extern. L'electròlit és el medi que permet el flux d'ions entre els elèctrodes, i sol ser un líquid o un sòlid. El separador és el material que impedeix el contacte directe dels elèctrodes, i sol ser una membrana porosa o una pel·lícula. Les bateries es poden classificar en diferents tipus en funció de la química i la configuració dels elèctrodes i de l'electròlit, com ara bateries d'ions de liti, bateries de flux i altres tecnologies de bateries emergents.

Bateries d’ions de liti

Les bateries d'ions de liti són el tipus de bateries més utilitzat per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini, a causa de la seva alta densitat d'energia, alta densitat de potència, alta eficiència, llarga vida útil i baixa autodescàrrega. Les bateries d'ions de liti utilitzen el liti com a principal material actiu en els elèctrodes i una varietat de compostos orgànics o inorgànics com a electròlit. Les bateries d'ions de liti poden tenir diferents configuracions i químiques, com ara òxid de cobalt de liti (LCO), òxid de manganès de liti (LMO), òxid de cobalt de liti níquel manganès (NMC), fosfat de ferro de liti (LFP), òxid d'alumini de liti níquel cobalt (NCA). ), i titanat de liti (LTO). Les bateries d'ió de liti s'utilitzen àmpliament per a diverses aplicacions, com ara vehicles elèctrics, electrònica de consum i emmagatzematge d'energia a escala de xarxa.

Alguns dels avantatges de les bateries d'ions de liti són:

- Alta densitat d'energia: les bateries d'ió de liti poden emmagatzemar més energia per unitat de volum o massa que altres tipus de bateries, la qual cosa les fa aptes per a aplicacions que requereixen una alta densitat d'energia, com ara vehicles elèctrics i electrònica de consum.

- Alta densitat de potència: les bateries d'ió de liti poden oferir més potència per unitat de volum o massa que altres tipus de bateries, la qual cosa les fa adequades per a aplicacions que requereixen una alta densitat de potència, com ara la regulació de freqüència i l'afaitat de pics.

- Alta eficiència: les bateries d'ió de liti poden aconseguir una alta eficiència d'anada i tornada, que és la relació entre la producció d'energia i l'entrada d'energia, que normalment oscil·la entre el 85% i el 95%. Això significa que les bateries d'ions de liti poden retenir la major part de l'energia que emmagatzemen i minimitzar les pèrdues d'energia durant els cicles de càrrega i descàrrega.

- Llarga vida útil: les bateries d'ions de liti poden tenir una vida útil llarga, que es mesura pel nombre de cicles de càrrega i descàrrega que poden patir abans que la seva capacitat caigui per sota d'un determinat llindar, que normalment oscil·la entre 1000 i 10000 cicles. Això significa que les bateries d'ió de liti poden durar diversos anys i reduir la necessitat de reemplaçament i manteniment freqüents.

- Baixa autodescàrrega: les bateries d'ió de liti poden tenir una baixa taxa d'autodescàrrega, que és la velocitat a la qual les bateries perden la seva càrrega quan no estan en ús, que normalment oscil·la entre l'1% i el 5% al ​​mes. Això vol dir que les bateries d'ions de liti poden retenir la major part de la seva càrrega quan estan inactivas i reduir la necessitat de recàrrega constant.

Alguns dels desavantatges de les bateries d'ions de liti són:

- Cost elevat: les bateries d'ió de liti poden tenir un cost inicial elevat, que és el cost d'adquisició i instal·lació de les bateries, que normalment oscil·la entre 200 i 1000 USD per kWh. Això vol dir que les bateries d'ió de liti poden ser cares d'adquirir i desplegar, i poden no ser assequibles o factibles per a algunes aplicacions o mercats.

- Aspectes mediambientals i de seguretat: les bateries d'ions de liti poden suposar riscos per a la seguretat i el medi ambient, com ara incendi, explosió, fuites o toxicitat, a causa de la inflamabilitat i inestabilitat d'alguns dels materials i components, com l'electròlit i el separador. Aquests riscos poden ser provocats per diversos factors, com ara sobrecàrrega, sobreescalfament, curtcircuit, danys mecànics o eliminació inadequada. Aquests riscos poden causar danys a les persones, la propietat i el medi ambient, i comprometre el rendiment i la vida útil de les bateries. Aquests riscos es poden mitigar mitjançant diverses mesures, com ara la gestió tèrmica, la gestió de les bateries, la supressió d'incendis i el reciclatge.

Bateries de flux

Les bateries de flux són un tipus de bateries que emmagatzemen energia en forma d'electròlits líquids i les bomben a través d'una pila de cèl·lules per produir electricitat. Les bateries de flux consisteixen en dos dipòsits, dues bombes, una pila de cel·les i un convertidor de potència. Els dipòsits emmagatzemen els electròlits líquids, que solen ser solucions aquoses d'ions metàl·lics, com el vanadi, el zinc, el ferro o el brom. Les bombes fan circular els electròlits per la pila de cèl·lules, on experimenten reaccions d'oxidació i reducció als elèctrodes, i intercanvien electrons a través del circuit extern. El convertidor de potència converteix la sortida de corrent continu (DC) de la pila de cèl·lules en corrent altern (AC) per a la xarxa. Les bateries de flux poden tenir diferents configuracions i químiques, com ara tot vanadi, zinc-brom, ferro-crom i hidrogen-brom. Les bateries de flux s'utilitzen principalment per a l'emmagatzematge d'energia a escala de xarxa, com ara l'afaitat màxim i la integració renovable.

Alguns dels avantatges de les bateries de flux són:

- Escalabilitat i flexibilitat: les bateries de flux poden escalar i flexionar fàcilment la seva energia i capacitats de potència, ajustant la mida i el nombre dels tancs i la pila de cèl·lules. Això significa que les bateries de flux es poden personalitzar i optimitzar per a diferents aplicacions i mercats, i satisfer les necessitats variables i dinàmiques de la xarxa.

- Llarga vida útil i baixa degradació: Les bateries de flux poden tenir una llarga vida útil i baixa degradació, ja que els electròlits no es degraden ni perden la seva capacitat amb el temps, a diferència dels elèctrodes de les bateries convencionals. Això significa que les bateries de flux poden durar dècades i mantenir el seu rendiment i eficiència durant tota la seva vida útil.

- Seguretat i respecte al medi ambient: les bateries de flux poden tenir una alta seguretat i respecte al medi ambient, ja que els electròlits solen ser no inflamables i no tòxics, a diferència d'alguns dels materials i components de les bateries convencionals. Això vol dir que les bateries de flux poden reduir el risc d'incendi, explosió, fuites o toxicitat i minimitzar el dany per a les persones, la propietat i el medi ambient.

Alguns dels inconvenients de les bateries de flux són:

- Baixa densitat d'energia i densitat de potència: les bateries de flux poden tenir una baixa densitat d'energia i densitat de potència, que és la quantitat d'energia o potència que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, en comparació amb les bateries convencionals. Això significa que les bateries de flux poden requerir més espai i pes per emmagatzemar i lliurar la mateixa quantitat d'energia o potència, cosa que pot augmentar el cost i la complexitat de la instal·lació i el funcionament.

- Alt cost i complexitat: les bateries de flux poden tenir un alt cost inicial i complexitat, que és el cost i la dificultat d'adquirir i instal·lar les bateries, a causa de la necessitat de múltiples components i sistemes, com els dipòsits, bombes, pila de cèl·lules, i convertidor de potència. Això significa que les bateries de flux poden ser cares i difícils d'adquirir i desplegar, i poden no ser assequibles o factibles per a algunes aplicacions o mercats.

- Problemes de manteniment i fuites: les bateries de flux poden tenir problemes de manteniment i fuites, ja que els electròlits es poden degradar o contaminar amb el temps, a causa de l'exposició a l'aire, l'aigua o les impureses, i requereixen un seguiment i reemplaçament regulars. Els electròlits també poden filtrar-se o vessar-se dels dipòsits o de les canonades, a causa dels danys mecànics o químics, i provocar corrosió o contaminació. Aquests problemes es poden prevenir i resoldre mitjançant diverses mesures, com ara el control de qualitat, el segellat i la neteja.

Altres tecnologies de bateries emergents

A més de les bateries d'ions de liti i les bateries de flux, hi ha altres tecnologies de bateries emergents que estan en desenvolupament i demostració, i que tenen el potencial de convertir-se en alternatives o complements viables per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini, com ara:

- Bateries d'ions de sodi: les bateries d'ions de sodi són similars a les bateries d'ions de liti, però utilitzen sodi en lloc de liti com a principal material actiu en els elèctrodes. Les bateries d'ions de sodi poden tenir un cost més baix, una major seguretat i una major disponibilitat que les bateries d'ions de liti, ja que el sodi és més abundant, més barat i menys reactiu que el liti. Tanmateix, les bateries d'ions de sodi també poden tenir una densitat d'energia més baixa, una densitat de potència més baixa i una eficiència més baixa que les bateries d'ions de liti, ja que el sodi és més pesat, més gran i menys conductor que el liti.

- Bateries metall-aire: les bateries metall-aire són un tipus de bateries que utilitzen com a ànode metall, com el zinc, l'alumini o el ferro, i l'aire, o més concretament l'oxigen, com a càtode. Les bateries metall-aire poden tenir una densitat d'energia més alta, un menor cost i un menor impacte ambiental que les bateries convencionals, ja que el metall i l'aire són recursos abundants, barats i ecològics. Tanmateix, les bateries metall-aire també poden tenir una densitat de potència més baixa, una menor eficiència i una vida útil més baixa que les bateries convencionals, ja que el metall i l'aire poden causar corrosió, reaccions paràsits i degradació dels elèctrodes i de l'electròlit.

- Bateries d'estat sòlid: les bateries d'estat sòlid són un tipus de bateries que utilitzen materials sòlids, com ara ceràmica, polímers o vidre, com a electròlit, en lloc de materials líquids o gel. Les bateries d'estat sòlid poden tenir una densitat d'energia més alta, una densitat de potència més alta, una eficiència més alta i una seguretat més alta que les bateries convencionals, ja que els materials sòlids poden prevenir la fuita, la formació de dendrites i la fuga tèrmica de l'electròlit. Tanmateix, les bateries d'estat sòlid també poden tenir un cost més elevat, una escalabilitat més baixa i una compatibilitat inferior que les bateries convencionals, ja que els materials sòlids poden ser difícils de fabricar, integrar i connectar amb els elèctrodes i el circuit extern.

Volants

Els volants emmagatzemen energia són dispositius que emmagatzemen energia en forma d'energia cinètica rotacional, i la converteixen en energia elèctrica quan es necessita. Els volants consisteixen en un rotor, un motor/generador, un coixinet i una carcassa. El rotor és el component que gira a gran velocitat i emmagatzema l'energia cinètica. El rotor pot estar fet de diversos materials, com ara acer, fibra de carboni o compost. El motor/generador és el component que accelera o desaccelera el rotor, i converteix l'energia mecànica en energia elèctrica, o viceversa. El motor/generador pot ser una màquina d'inducció o una màquina d'imants permanents. El coixinet és el component que suporta i estabilitza el rotor, i redueix la fricció i la vibració. El coixinet pot ser un coixinet mecànic o un coixinet magnètic. La carcassa és el component que tanca i protegeix el rotor, el motor/generador i el coixinet, i els aïlla de l'entorn extern. La carcassa pot ser una cambra de buit o una cambra de baixa pressió. Els volants s'utilitzen principalment per a l'emmagatzematge d'energia a escala de xarxa, com ara la regulació de la freqüència i l'afaitat dels pics.

Alguns dels avantatges dels volants són:

- Alta densitat i eficiència de potència: els volants poden tenir una alta densitat i eficiència de potència, que és la quantitat de potència que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la relació entre la producció d'energia i l'entrada d'energia, respectivament. Els volants poden emmagatzemar i alliberar energia en qüestió de segons i aconseguir una eficiència d'anada i tornada de fins a un 95%. Això significa que els volants poden proporcionar serveis d'energia ràpids i fiables i minimitzar les pèrdues d'energia durant els cicles de càrrega i descàrrega.

- Llarga vida útil i baixa degradació: els volants poden tenir una llarga vida útil i baixa degradació, ja que el rotor pot girar durant milions de cicles sense desgastar-se ni perdre la seva capacitat, a diferència dels elèctrodes de les bateries convencionals. Això significa que els volants poden durar dècades i mantenir el seu rendiment i eficiència durant tota la seva vida útil.

- Baix manteniment i impacte ambiental: els volants poden tenir un baix manteniment i impacte ambiental, ja que el rotor, el motor/generador i el coixinet no requereixen fluids, productes químics o consumibles, a diferència de l'electròlit de les bateries convencionals. Això vol dir que els volants poden reduir la necessitat d'un control i substitució freqüents, i minimitzar el risc de fuites, toxicitat o contaminació.

Alguns dels inconvenients dels volants són:

- Baixa densitat d'energia i escalabilitat: els volants poden tenir una baixa densitat d'energia i escalabilitat, que és la quantitat d'energia que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la capacitat d'augmentar o disminuir les capacitats d'energia i potència, respectivament. Els volants només poden emmagatzemar una quantitat limitada d'energia i requereixen més espai i pes per emmagatzemar i lliurar la mateixa quantitat d'energia que les bateries convencionals. Això vol dir que els volants poden ser inadequats per a aplicacions que requereixen una alta densitat d'energia, com ara la integració d'energies renovables, i no es poden personalitzar ni optimitzar fàcilment per a diferents aplicacions i mercats.

- Alt cost i complexitat: els volants poden tenir un alt cost inicial i complexitat, que és el cost i la dificultat d'adquirir i instal·lar els volants, a causa de la necessitat de múltiples components i sistemes, com ara el rotor, el motor/generador, el coixinet i la carcassa. Això vol dir que els volants poden ser cars i difícils d'adquirir i desplegar, i poden no ser assequibles o factibles per a algunes aplicacions o mercats.

- Problemes de seguretat i soroll: els volants poden tenir problemes de seguretat i soroll, ja que el rotor pot girar a una velocitat molt alta i generar molta calor, vibracions i sorolls, que poden suposar perills per a les persones, la propietat i el medi ambient. Aquests problemes poden ser provocats per diversos factors, com ara una fallada mecànica, una fallada elèctrica o una pertorbació externa. Aquests problemes es poden mitigar amb diverses mesures, com ara refrigeració, amortiment i blindatge.

Supercondensadors

Supercondensadors són dispositius que emmagatzemen energia en forma de càrrega elèctrica, i l'alliberen quan cal. Els supercondensadors consisteixen en dos elèctrodes, un electròlit i un separador. Els elèctrodes són els materials que emmagatzemen i alliberen la càrrega elèctrica, i estan connectats al circuit extern. Els elèctrodes poden estar fets de diversos materials, com ara carboni, òxid metàl·lic o polímer. L'electròlit és el medi que permet el flux d'ions entre els elèctrodes, i sol ser un líquid o un sòlid. El separador és el material que impedeix el contacte directe dels elèctrodes, i sol ser una membrana porosa o una pel·lícula. Els supercondensadors es poden classificar en diferents tipus segons el mecanisme d'emmagatzematge de càrrega, com ara condensadors elèctrics de doble capa (EDLC), pseudocondensadors i condensadors híbrids. Els supercondensadors s'utilitzen principalment per a l'emmagatzematge d'energia a escala de xarxa, com ara la regulació de freqüència i l'afaitat de pics.

Alguns dels avantatges dels supercondensadors són:

- Alta densitat i eficiència de potència: els supercondensadors poden tenir una alta densitat i eficiència de potència, que és la quantitat d'energia que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la relació entre la producció d'energia i l'entrada d'energia, respectivament. Els supercondensadors poden emmagatzemar i alliberar energia en mil·lisegons i aconseguir una eficiència d'anada i tornada de fins al 98%. Això significa que els supercondensadors poden proporcionar serveis d'alimentació ràpids i fiables i minimitzar les pèrdues d'energia durant els cicles de càrrega i descàrrega.

- Llarga vida útil i baixa degradació: els supercondensadors poden tenir una llarga vida útil i baixa degradació, ja que els elèctrodes no pateixen cap reacció química ni canvis estructurals durant els cicles de càrrega i descàrrega, a diferència dels elèctrodes de les bateries convencionals. Això significa que els supercondensadors poden durar milions de cicles i mantenir el seu rendiment i eficiència durant tota la seva vida útil.

- Baix manteniment i impacte ambiental: els supercondensadors poden tenir un baix manteniment i impacte ambiental, ja que els elèctrodes i l'electròlit no requereixen fluids, productes químics o consumibles, a diferència de l'electròlit de les bateries convencionals. Això vol dir que els supercondensadors poden reduir la necessitat de control i substitució freqüents i minimitzar el risc de fuites, toxicitat o contaminació.

Alguns dels inconvenients dels supercondensadors són:

- Baixa densitat d'energia i escalabilitat: els supercondensadors poden tenir una baixa densitat d'energia i escalabilitat, que és la quantitat d'energia que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la capacitat d'augmentar o disminuir les capacitats d'energia i potència, respectivament. Els supercondensadors només poden emmagatzemar una quantitat limitada d'energia i requereixen més espai i pes per emmagatzemar i lliurar la mateixa quantitat d'energia que les bateries convencionals. Això significa que els supercondensadors poden ser inadequats per a aplicacions que requereixen una alta densitat d'energia, com ara la integració de renovables, i poden no personalitzar-se ni optimitzar fàcilment per a diferents aplicacions i mercats.

- Alt cost i complexitat: els supercondensadors poden tenir un alt cost inicial i complexitat, que és el cost i la dificultat de comprar i instal·lar els supercondensadors, a causa de la necessitat de múltiples components i sistemes, com els elèctrodes, l'electròlit, el separador, i el convertidor de potència. Això significa que els supercondensadors poden ser cars i difícils d'adquirir i desplegar, i poden no ser assequibles o factibles per a algunes aplicacions o mercats.

- Problemes de voltatge i temperatura: els supercondensadors poden tenir problemes de voltatge i temperatura, ja que la tensió i la temperatura poden afectar el rendiment i la vida útil dels supercondensadors. La tensió pot baixar linealment amb la descàrrega dels supercondensadors, cosa que pot limitar l'energia i la potència utilitzables dels supercondensadors. La temperatura pot afectar la conductivitat i l'estabilitat de l'electròlit, la qual cosa pot reduir l'eficiència i la capacitat dels supercondensadors. Aquests problemes es poden resoldre mitjançant diverses mesures, com ara l'equilibri de tensió, la gestió tèrmica i l'optimització d'electròlits.

Emmagatzematge d'energia d'aire comprimit (CAES)

Emmagatzematge d'energia d'aire comprimit (CAES) és un tipus d'emmagatzematge d'energia que emmagatzema energia en forma d'aire comprimit i l'expandeix per produir electricitat. CAES consta d'un compressor, una turbina, un generador i un dipòsit d'emmagatzematge. El compressor és el component que comprimeix l'aire i converteix l'energia elèctrica en energia mecànica. La turbina és el component que expandeix l'aire, i converteix l'energia mecànica en energia elèctrica. El generador és el component que converteix l'energia elèctrica en CA per a la xarxa. El dipòsit d'emmagatzematge és el component que emmagatzema l'aire comprimit i pot ser una caverna subterrània, una canonada o un dipòsit. Els CAES es poden classificar en diferents tipus segons la gestió de la calor, com els CAES diabàtics, els CAES adiabàtics i els CAES isotèrmics. CAES s'utilitza principalment per a l'emmagatzematge d'energia a escala de xarxa, com ara l'afaitat màxim i la integració renovable.

Alguns dels avantatges de CAES són:

- Alta densitat d'energia i escalabilitat: CAES pot tenir una alta densitat d'energia i escalabilitat, que és la quantitat d'energia que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la capacitat d'augmentar o disminuir les capacitats d'energia i potència, respectivament. CAES pot emmagatzemar una gran quantitat d'energia i ajustar la mida i el nombre del compressor, la turbina, el generador i el dipòsit d'emmagatzematge. Això significa que CAES pot ser adequat per a aplicacions que requereixen una alta densitat d'energia, com ara la integració de renovables, i es pot personalitzar i optimitzar per a diferents aplicacions i mercats.

- Llarga vida útil i baixa degradació: CAES pot tenir una llarga vida útil i baixa degradació, ja que el compressor, la turbina, el generador i el dipòsit d'emmagatzematge no pateixen reaccions químiques ni canvis estructurals durant els cicles de càrrega i descàrrega, a diferència dels elèctrodes. en bateries convencionals. Això significa que els CAES poden durar dècades i mantenir el seu rendiment i eficiència durant tota la seva vida útil.

- Baix manteniment i impacte ambiental: els CAES poden tenir un baix manteniment i impacte ambiental, ja que el compressor, la turbina, el generador i el dipòsit d'emmagatzematge no requereixen fluids, productes químics o consumibles, a diferència de l'electròlit de les bateries convencionals. Això vol dir que el CAES pot reduir la necessitat de fer un seguiment i substitució freqüents i minimitzar el risc de fuites, toxicitat o contaminació.

Alguns dels inconvenients de CAES són:

- Baixa densitat de potència i eficiència: CAES pot tenir una baixa densitat i eficiència de potència, que és la quantitat d'energia que es pot emmagatzemar o lliurar per unitat de volum o massa, i la relació entre la producció d'energia i l'entrada d'energia, respectivament. CAES pot emmagatzemar i alliberar energia en minuts o hores i aconseguir una eficiència d'anada i tornada del 40% al 70%. Això vol dir que CAES pot proporcionar serveis d'energia lents i limitats, i perdre molta energia durant els cicles de càrrega i descàrrega.

- Alt cost i complexitat: CAES pot tenir un alt cost inicial i complexitat, que és el cost i la dificultat d'adquirir i instal·lar el CAES, a causa de la necessitat de múltiples components i sistemes, com el compressor, la turbina, el generador, i el dipòsit d'emmagatzematge. Això significa que CAES pot ser car i difícil d'adquirir i desplegar, i pot ser que no sigui assequible o factible per a algunes aplicacions o mercats.

- Problemes de disponibilitat i idoneïtat: CAES pot tenir problemes de disponibilitat i idoneïtat, ja que el dipòsit d'emmagatzematge pot estar limitat per les condicions geològiques i geogràfiques, com ara la disponibilitat, mida, forma, profunditat i pressió de les cavernes, canonades o dipòsits subterranis. . Això vol dir que el CAES pot estar restringit per la ubicació i la capacitat del dipòsit d'emmagatzematge, i pot ser que no sigui compatible o òptim per a algunes aplicacions o mercats.

Aplicacions de l'emmagatzematge d'energia a curt termini

En aquesta secció, presentarem algunes de les aplicacions habituals de l'emmagatzematge d'energia a curt termini i discutirem com l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot aportar valor i beneficis per a aquestes aplicacions.

Regulació de la freqüència

La regulació de freqüència és el procés de mantenir l'equilibri entre la generació i el consum d'electricitat, i mantenir la freqüència de la xarxa dins d'un rang segur, normalment al voltant de 50 Hz o 60 Hz. La regulació de la freqüència és essencial per a l'estabilitat i la seguretat de la xarxa, especialment amb la creixent penetració de fonts d'energia renovables variables, com l'eòlica i la solar, que poden provocar fluctuacions en la freqüència de la xarxa. La regulació de la freqüència pot ser proporcionada per diversos recursos, com ara generadors, càrregues o emmagatzematge d'energia.

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot proporcionar serveis de regulació de freqüència, absorbint o injectant energia ràpidament a la xarxa i compensant el desajust entre la generació i el consum d'electricitat. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot respondre més ràpid i amb més precisió que els generadors o càrregues convencionals, i pot reduir el desgast i les emissions dels generadors. L'emmagatzematge d'energia a curt termini també pot participar en els mercats de regulació de freqüència i obtenir ingressos dels operadors de xarxa o dels operadors del mercat, en funció del rendiment i la disponibilitat de l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

Afaitat màxima

El peak shaving és el procés de reducció de la demanda punta i els costos i emissions associats. El pic de demanda es produeix quan el consum d'electricitat és màxim, normalment durant determinades hores del dia o estacions de l'any. La demanda màxima pot tensar la infraestructura de la xarxa i augmentar la dependència de centrals elèctriques de punta cares i contaminants, que sovint es basen en combustibles fòssils. L'afaitat màxim pot ser proporcionat per diversos recursos, com ara generadors, càrregues o emmagatzematge d'energia.

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot proporcionar serveis d'afaitar punta, emmagatzemant l'excés d'energia durant els períodes punta i alliberant-lo durant els períodes punta, reduint així la demanda punta i els preus de l'electricitat. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot reduir la necessitat de centrals elèctriques de punta i estalviar el cost i les emissions de la generació d'electricitat. L'emmagatzematge d'energia a curt termini també pot participar en els programes d'aprofitament de pics, i rebre incentius o pagaments dels operadors de la xarxa o de les empreses de serveis públics, en funció de la quantitat i la durada de l'afaitat màxim proporcionat per l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

Integració renovable

La integració renovable és el procés d'integrar més fonts d'energia renovables a la xarxa i augmentar la proporció d'energia neta i verda. Les fonts d'energia renovables, com l'eòlica i la solar, són intermitents i impredictibles, la qual cosa pot suposar reptes per al funcionament i la planificació de la xarxa. La integració de les renovables es pot facilitar amb diversos recursos, com ara generadors, càrregues o emmagatzematge d'energia.

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot proporcionar serveis d'integració renovable, suavitzant les fluctuacions i intermitències de les fonts d'energia renovables, i proporcionant energia de reserva i serveis auxiliars quan sigui necessari, millorant així la fiabilitat i la flexibilitat de la xarxa. L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot augmentar la utilització i la penetració de les fonts d'energia renovables i reduir la limitació i la congestió de la generació d'energia renovable. L'emmagatzematge d'energia a curt termini també pot participar en les polítiques i regulacions d'integració de les renovables, i beneficiar-se de les subvencions o crèdits del govern o dels reguladors, en funció de la quantitat i la qualitat de l'energia renovable integrada per l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

Tendències futures i perspectives per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini

En aquesta secció, parlarem d'algunes de les tendències i perspectives futures per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini, i com l'emmagatzematge d'energia a curt termini pot crear més oportunitats i reptes per a la xarxa i la societat.

Factors del mercat i barreres per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot ser impulsat o obstaculitzat per diversos factors del mercat, com ara:

- Demanda i oferta: la demanda i l'oferta d'emmagatzematge d'energia a curt termini poden estar influenciades pel creixement i la diversitat del consum i la generació d'electricitat, i la necessitat i disponibilitat dels serveis i beneficis de la xarxa. La demanda i l'oferta d'emmagatzematge d'energia a curt termini també es poden veure afectades per la competència i la complementarietat d'altres recursos energètics, com ara generadors, càrregues o altres tipus d'emmagatzematge d'energia.

- Cost i rendiment: el cost i el rendiment de l'emmagatzematge d'energia a curt termini es poden determinar per la tecnologia i la innovació de l'emmagatzematge d'energia a curt termini, i l'economia i l'eficiència de l'emmagatzematge d'energia a curt termini. El cost i el rendiment de l'emmagatzematge d'energia a curt termini també es poden veure afectats pel valor i la compensació dels serveis i els beneficis d'emmagatzematge d'energia a curt termini, i la compensació i l'optimització de l'energia i les capacitats d'emmagatzematge d'energia a curt termini.

- Política i regulació: la política i la regulació de l'emmagatzematge d'energia a curt termini es poden modelar per la visió i l'estratègia del govern i els reguladors, i els objectius i resultats de la xarxa i la societat. La política i la regulació de l'emmagatzematge d'energia a curt termini també poden estar influenciades per les parts interessades i els interessos de l'emmagatzematge d'energia a curt termini, com ara els desenvolupadors, operadors, propietaris, clients o defensors de l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

Orientacions d'innovació i recerca per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini

L'emmagatzematge d'energia a curt termini pot oferir àmplies oportunitats i reptes per a la innovació i la recerca, com ara:

- Ciència i tecnologia: la innovació i la investigació poden ajudar a avançar en la ciència i la tecnologia de l'emmagatzematge d'energia a curt termini i abordar les barreres tècniques i no tècniques i els buits de l'emmagatzematge d'energia a curt termini, com ara el cost, el rendiment, la seguretat i els problemes ambientals. d'emmagatzematge d'energia a curt termini. La innovació i la investigació també poden ajudar a explorar nous i nous tipus i modes d'emmagatzematge d'energia a curt termini, com ara nanomaterials, punts quàntics o materials biodegradables.

- Aplicacions i mercats: la innovació i la investigació poden ajudar a explorar aplicacions i mercats nous i nous per a l'emmagatzematge d'energia a curt termini i crear més valor i impacte per a la xarxa i la societat. La innovació i la investigació també poden ajudar a avaluar i avaluar la viabilitat i la viabilitat de l'emmagatzematge d'energia a curt termini per a diferents aplicacions i mercats, i identificar i quantificar els beneficis i costos de l'emmagatzematge d'energia a curt termini.

- Política i regulació: la innovació i la investigació poden ajudar a informar i influir en la política i la regulació d'emmagatzematge d'energia a curt termini, i donar suport al desenvolupament i la implementació de la política i la regulació. La innovació i la investigació també poden ajudar a controlar i analitzar els efectes i els impactes de la política i la regulació sobre l'emmagatzematge d'energia a curt termini, i proporcionar comentaris i recomanacions per a la millora i l'adaptació de la política i la regulació.

Conclusió

En aquest bloc, hem presentat què és l'emmagatzematge d'energia a curt termini, com funciona, quins són els seus avantatges i desavantatges, quines són les seves aplicacions actuals i potencials, i quines són les tendències i perspectives de futur d'aquesta tecnologia emergent. També hem comentat alguns dels tipus comuns de tecnologies d'emmagatzematge d'energia a curt termini, com ara bateries, volants, supercondensadors i CAES, i hem comparat les seves característiques i característiques. Esperem que aquest bloc us hagi proporcionat informació i coneixements útils i interessants sobre l'emmagatzematge d'energia a curt termini, i us hagi inspirat a aprendre més i a implicar-vos en aquest camp apassionant i important.

Còpia de seguretat de la bateria domèstica vs generador: quin és l'adequat per a vostè?

Còpia de seguretat de la bateria domèstica vs generador: quin és l'adequat per a vostè?

Com construir el vostre propi generador solar de bricolatge i estalviar diners en electricitat

Com construir el vostre propi generador solar de bricolatge i estalviar diners en electricitat

Contingut buit. Seleccioneu l'article per previsualitzar-lo

Aconsegueix la teva solució gratuïta

Per al teu projecte

Podem personalitzar la vostra pròpia solució de forma gratuïta

contacti'ns