Què és l'emmagatzematge d'energia solar?

Què és l'emmagatzematge d'energia solar?

L'energia solar és una de les fonts d'energia renovable més abundants i netes del planeta. Tanmateix, també té un gran inconvenient: és intermitent i variable. Això vol dir que la quantitat d'energia solar disponible en un moment donat depèn de factors com el clima, l'hora del dia i l'estació. Per tant, l'energia solar sola no pot satisfer la demanda constant i fiable d'electricitat a la societat moderna.

Aquí és on entra en joc l'emmagatzematge d'energia solar. L'emmagatzematge d'energia solar és el procés de captar i emmagatzemar l'excés d'energia solar quan està disponible, i alliberar-la quan es necessita. En fer-ho, solar emmagatzematge d'energia pot superar les limitacions de l'energia solar i fer-la més compatible amb la xarxa i els consumidors.

Tipus d'emmagatzematge d'energia solar

L'emmagatzematge d'energia solar es pot classificar en quatre tipus principals, segons la forma d'energia que s'emmagatzema: hidràulica bombada, bateries, tèrmica i mecànica. Cada tipus d'emmagatzematge té les seves pròpies característiques, avantatges i inconvenients, que determinen la seva idoneïtat per a diferents aplicacions i escenaris.

Hidràulica bombada

L'energia hidràulica per bombeig és la forma d'emmagatzematge d'energia més utilitzada i madura, ja que representa aproximadament el 96% de la capacitat d'emmagatzematge d'energia global. El bombeig hidràulic funciona utilitzant l'excés d'electricitat per bombejar aigua des d'un embassament inferior a un dipòsit superior, on s'emmagatzema com a energia potencial gravitatòria. Quan es necessita electricitat, l'aigua s'allibera de l'embassament superior i flueix a través d'una turbina, que torna a convertir l'energia potencial en electricitat.

La bomba hidràulica ofereix diversos avantatges:

  1. Energia abundant i capacitat d'energia: La hidràulica bombada és capaç d'emmagatzemar i lliurar grans quantitats d'energia i potència, que van des de centenars de megawatts (MW) fins a diversos gigawatts (GW), durant diverses hores o fins i tot dies.

  2. Alta eficiència: Amb una eficiència d'anada i tornada del 70-85%, l'energia hidràulica bombada garanteix una pèrdua d'energia mínima, la qual cosa la fa altament eficient en els processos d'emmagatzematge i conversió d'energia.

  3. Longevitat: Les instal·lacions hidràuliques amb bombeig tenen una vida útil de dècades amb un mínim de degradació i costos de manteniment.

  4. Rendibilitat: Particularment en aplicacions a gran escala i de llarga durada, la hidrobomba destaca pels seus baixos costos operatius i anivellats.

Tanmateix, també hi ha inconvenients a tenir en compte:

  1. Alta inversió inicial: La construcció de la infraestructura necessària, com ara preses, embassaments, canonades i turbines requereix un capital inicial substancial.

  2. Disponibilitat limitada del lloc: Trobar llocs adequats amb recursos hídrics adequats, diferències d'elevació, superfície de terra suficient i condicions ambientals i socials acceptables pot ser un repte.

  3. Temps de construcció ampliat: La construcció i la posada en marxa de les instal·lacions hidràuliques de bombeig solen durar diversos anys o més, la qual cosa condueix a llargs terminis de lliurament.

  4. Impacte ambiental: Els projectes hidroelèctrics amb bombeig poden tenir efectes adversos sobre el medi ambient, com ara la pèrdua d'aigua, la interrupció de l'hàbitat, les implicacions en l'ús del sòl i les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

Alguns exemples de projectes hidràulics de bombeig que s'integren amb l'energia solar són:

  • El Complex solar d'Abengoa a Espanya, que consta de dues centrals solars tèrmiques i una central hidràulica de bombeig de 140 MW que pot emmagatzemar fins a 7.5 hores d'energia.
  • El Projecte Solar Kidston a Austràlia, que és una planta solar fotovoltaica (PV) de 250 MW i una central hidràulica de bombeig de 250 MW que pot emmagatzemar fins a 8 hores d'energia.
  • El Projecte Helios Power a Xile, que és una planta solar fotovoltaica de 600 MW i una central hidràulica de bombeig de 300 MW que pot emmagatzemar fins a 13 hores d'energia.

bateries

bateries són la forma més popular i versàtil d'emmagatzematge d'energia, especialment per a l'energia solar. Les bateries funcionen emmagatzemant energia elèctrica en forma d'energia química, que es pot tornar a convertir en energia elèctrica quan sigui necessari. Les bateries es poden classificar en diferents tipus, segons la química i la configuració dels elèctrodes i electròlits, com ara plom-àcid, ions de liti, sodi-sofre, flux i altres.

avantatges

  • Alta densitat de potència: les bateries poden emmagatzemar i oferir una gran potència, que van des de quilowatts (kW) fins a megawatts (MW), per a una durada curta a mitjana, normalment de minuts a hores.
  • Alta eficiència: les bateries poden assolir eficiència d'anada i tornada del 80-95%, el que significa que només es perd el 5-20% de l'energia durant el procés d'emmagatzematge i conversió.
  • Alta flexibilitat: les bateries es poden instal·lar i integrar fàcilment amb sistemes d'energia solar, ja sigui a la xarxa o fora de la xarxa, a diverses escales i ubicacions, com ara residencials, comercials, industrials i de serveis públics.
  • Alta funcionalitat: les bateries poden proporcionar múltiples serveis i avantatges per a la xarxa i els consumidors, com ara l'afaitat dels pics, la regulació de la freqüència, el suport de tensió, l'energia de reserva i la resposta a la demanda.

inconvenients

  • Baixa densitat d'energia: les bateries poden emmagatzemar i oferir poca energia, que van des de quilowatts-hora (kWh) fins a megawatts-hora (MWh), per a una durada curta a mitjana, normalment de minuts a hores.
  • Alta degradació: les bateries es degraden amb el temps i l'ús, perdent la seva capacitat i rendiment, i requereixen substitució o reciclatge.
  • Cost elevat: les bateries tenen costos de capital i d'operació elevats, especialment per a aplicacions a gran escala i de llarga durada.
  • Impacte ambiental: les bateries poden tenir impactes negatius sobre el medi ambient, com ara l'esgotament dels recursos, la contaminació i els perills de seguretat.

Alguns exemples de projectes de bateries que estan integrats amb l'energia solar són:

  • El Reserva d'energia de Hornsdale a Austràlia, que és un sistema de bateries d'ions de liti de 150 MW/194 MWh que està ubicat conjuntament amb un parc eòlic de 315 MW i proporciona serveis de xarxa i arbitratge.
  • El Cooperativa de serveis públics de l'illa de Kauai a Hawaii, que és un sistema de bateries d'ions de liti de 28 MW/100 MWh que es troba col·locat amb una planta solar fotovoltaica de 28 MW i proporciona un afaitat màxim i una integració renovable.
  • El Parc Solar Banana a Queensland, Austràlia, que és un sistema de bateries de flux redox de vanadi de 5 MW/20 MWh que es col·loca amb una planta solar fotovoltaica de 6 MW i proporciona estabilitat i fiabilitat de la xarxa.

Tèrmic

Emmagatzematge d'energia tèrmica és el procés d'emmagatzemar energia tèrmica en forma de calor o fred, que es pot utilitzar per a aplicacions de calefacció o refrigeració, o es pot tornar a convertir en electricitat quan sigui necessari. L'emmagatzematge d'energia tèrmica es pot classificar en tres tipus principals, segons la temperatura i el material del medi d'emmagatzematge: sensible, latent i termoquímic.

Avantatges de l'emmagatzematge d'energia tèrmica:

  • Alta capacitat d'energia: l'emmagatzematge d'energia tèrmica pot emmagatzemar i lliurar grans quantitats d'energia, que van des de megawatts-hora (MWh) fins a gigawatts-hora (GWh), per a durades mitjanes i llargues, normalment d'hores a dies.
  • Baix cost: l'emmagatzematge d'energia tèrmica té uns costos de capital i d'explotació baixos, especialment per a aplicacions de temperatura mitjana a alta.
  • Baix impacte ambiental: l'emmagatzematge d'energia tèrmica pot utilitzar materials naturals o reciclats, com aigua, roques, sal, gel o materials de canvi de fase, que tenen emissions baixes o nuls i residus mínims.

Inconvenients d'emmagatzematge d'energia tèrmica:

  • Baixa densitat de potència: l'emmagatzematge d'energia tèrmica pot emmagatzemar i oferir una potència baixa, que va des de quilowatts (kW) fins a megawatts (MW), per a durades mitjanes i llargues, normalment d'hores a dies.
  • Baixa eficiència: l'emmagatzematge d'energia tèrmica pot tenir eficiències d'anada i tornada baixes, que oscil·len entre el 40 i el 80%, el que significa que el 20-60% de l'energia es perd durant el procés d'emmagatzematge i conversió, a causa de pèrdues de calor i càrregues paràsites.
  • Alta complexitat: l'emmagatzematge d'energia tèrmica pot tenir una alta complexitat tècnica i operativa, que requereix un disseny, control i integració sofisticats amb sistemes d'energia solar i altres components.

Alguns exemples de projectes d'emmagatzematge d'energia tèrmica que s'integren amb l'energia solar són:

  • El Central solar d'Andasol a Espanya, que és una central solar tèrmica de 150 MW que utilitza sal fosa com a mitjà d'emmagatzematge, i pot emmagatzemar fins a 7.5 hores d'energia.
  • El Banc de gel sistema de CALMAC, que és un sistema de refrigeració comercial i industrial que utilitza gel com a mitjà d'emmagatzematge, i pot emmagatzemar fins a 6 hores de capacitat de refrigeració.
  • El Central Generadora Solana a Arizona, EUA, que és una central termosolar de 280 MW que utilitza sal fosa com a mitjà d'emmagatzematge i pot emmagatzemar fins a 6 hores d'energia.

Mecànic

L'emmagatzematge d'energia mecànica és el procés d'emmagatzemar energia mecànica en forma d'energia cinètica o potencial, que es pot tornar a convertir en electricitat quan sigui necessari. L'emmagatzematge d'energia mecànica es pot classificar en tres tipus principals, segons el mecanisme i el dispositiu del sistema d'emmagatzematge: volants, aire comprimit i hidrogen.

Avantatges de l'emmagatzematge d'energia mecànica:

  • Alta densitat de potència: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot emmagatzemar i oferir una gran potència, que va des de quilowatts (kW) fins a megawatts (MW), per a una durada curta a mitjana, normalment de segons a hores.
  • Alta eficiència: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot tenir altes eficiències d'anada i tornada, que oscil·len entre el 80 i el 95%, el que significa que només es perd un 5-20% de l'energia durant el procés d'emmagatzematge i conversió, depenent del tipus i disseny del sistema.
  • Llarga vida útil: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot tenir una vida útil llarga, que oscil·la entre 10 i 20 anys o més, amb un mínim de degradació i costos de manteniment.

Inconvenients de l'emmagatzematge d'energia mecànica:

  • Baixa densitat d'energia: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot emmagatzemar i lliurar poca energia, que va des de quilowatts-hora (kWh) fins a megawatts-hora (MWh), per a una durada curta a mitjana, normalment de segons a hores.
  • Cost elevat: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot tenir costos de capital i d'explotació elevats, especialment per a aplicacions a gran escala i de llarga durada.
  • Impacte ambiental: l'emmagatzematge d'energia mecànica pot tenir impactes negatius sobre el medi ambient, com ara el soroll, les vibracions, l'ús del sòl i les emissions de gasos d'efecte hivernacle, depenent del tipus i disseny del sistema.

Alguns exemples de projectes d'emmagatzematge d'energia mecànica que estan integrats amb l'energia solar són:

  • El Potència del far sistema de volant a Nova York, EUA, que és un sistema de volant de 20 MW que proporciona serveis de regulació de freqüència i estabilitat de la xarxa.
  • El Planta McIntosh CAES a Alabama, EUA, que és un 110 MW emmagatzematge d'energia d'aire comprimit (CAES) que es troba ubicat amb una central elèctrica de gas natural i ofereix serveis d'afaitar i anivellar la càrrega.
  • El Cadena de subministrament d'energia de l'hidrogen projecte a Austràlia i Japó, que és un projecte pilot que utilitza energia solar per produir hidrogen a partir de carbó marró i el transporta al Japó per a la generació d'energia i ús industrial.

Beneficis de l'emmagatzematge d'energia solar

L'emmagatzematge d'energia solar pot proporcionar diversos beneficis per a diferents parts interessades i aplicacions, com ara propietaris, empreses, serveis públics i societat.

Omple els buits

L'emmagatzematge d'energia solar pot ajudar a omplir els buits d'energia solar proporcionant electricitat quan l'energia solar no està disponible o no és suficient. Pot emmagatzemar energia solar durant el dia i alliberar-la a la nit quan l'energia solar baixa a zero. A més, l'emmagatzematge d'energia solar pot emmagatzemar energia solar durant els dies assolellats i alliberar-la durant els dies ennuvolats o plujosos quan l'energia solar es redueix o s'interromp. Això pot augmentar la disponibilitat i continuïtat de l'energia solar, reduint la dependència d'altres fonts d'energia com els combustibles fòssils.

Augmentar la resiliència energètica

L'emmagatzematge d'energia solar pot millorar la resistència energètica dels consumidors proporcionant energia de reserva i seguretat energètica. Pot emmagatzemar energia solar in situ i utilitzar-la per alimentar càrregues crítiques durant les interrupcions de la xarxa o les emergències. A més, l'emmagatzematge d'energia solar permet als consumidors operar de manera independent de la xarxa o en mode de microxarxa durant la congestió o la inestabilitat de la xarxa. Això millora l'autosuficiència i l'autosuficiència, protegint-se de les interrupcions de l'alimentació i les fluctuacions dels preus.

Reduir la petjada de carboni

L'emmagatzematge d'energia solar contribueix a reduir la petjada de carboni del sistema energètic augmentant la utilització i la integració de l'energia solar. Emmagatzema i subministra energia solar neta i renovable, desplaçant l'ús de combustibles fòssils, la font principal d'emissions de gasos d'efecte hivernacle i el canvi climàtic. A més, l'emmagatzematge d'energia solar redueix les emissions associades a la transmissió i distribució d'electricitat en permetre la generació i el consum local i distribuït d'energia solar. Això contribueix a mitigar l'escalfament global i a assolir els objectius ambientals i de sostenibilitat.

Estalvieu diners en factures d'electricitat

L'emmagatzematge d'energia solar optimitza l'ús i el valor de l'energia solar, donant lloc a un estalvi en la factura elèctrica dels consumidors. Pot emmagatzemar i utilitzar energia solar per reduir el consum net d'electricitat de la xarxa, reduint els càrrecs energètics. A més, l'emmagatzematge d'energia solar pot emmagatzemar i vendre energia solar a la xarxa o a altres consumidors, obtenint ingressos amb tarifes d'alimentació, mesurament net o programes de resposta a la demanda. A més, pot emmagatzemar i comprar energia solar en diferents moments, aprofitant els preus del temps d'ús, l'afaitat màxim o les oportunitats d'arbitratge. Això augmenta el retorn de la inversió i escurça el període d'amortització del sistema d'energia solar.

Conclusió

L'emmagatzematge d'energia solar és un activador i potenciador clau de l'energia solar, que pot superar les seves limitacions i augmentar el seu rendiment i valor. L'emmagatzematge d'energia solar pot proporcionar diversos beneficis per a diferents parts interessades i aplicacions, com ara equilibrar les càrregues elèctriques, omplir els buits, augmentar la resiliència energètica, reduir la petjada de carboni i estalviar diners en factures d'electricitat. L'emmagatzematge d'energia solar també pot superar diversos reptes i barreres, com ara factors tècnics, econòmics, reguladors i socials, aprofitant diverses oportunitats i potencials, com ara noves tecnologies, mercats, polítiques i comportaments.

Què és l'emmagatzematge d'energia a llarg termini?

Què és l'emmagatzematge d'energia a llarg termini?

Què és l'emmagatzematge d'energia tèrmica?

Què és l'emmagatzematge d'energia tèrmica?

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