وبلاگ در باره ذخیره سازی انرژی شبکه ای در میان رشد انرژی های تجدید پذیر گسترش می یابد

تصور کنید شهری که چراغ ها حتی وقتی که نور خورشید محو می شود و بادها خاموش می شوند، در آنجا که کارخانه ها بدون وقفه ادامه می دهند. این جریان انرژی بدون وقفه به یک قهرمان نامشخص متکی است:سیستم های ذخیره انرژی شبکهاما این سیستم ها دقیقا چگونه کار می کنند و چه پتانسیل تحولاتی برای آینده انرژی ما دارند؟

ذخیره سازی شبکه: مخزن برق

سیستم های ذخیره سازی انرژی (ESS) به عنوان مخازن الکتریکی عمل می کنند. آنها انرژی (از برق یا منابع تجدید پذیر) را در دوره های کم تقاضا ذخیره می کنند و در صورت نیاز آن را آزاد می کنند،پاسخگویی به نیازهای مختلف قدرت در چارچوب های زمانی مختلفESS نقش محوری در حفظ ثبات شبکه و بهبود بهره وری انرژی دارد و اغلب در کنار تاسیسات تولید برای افزایش مزایای اقتصادی استفاده می شود.

فناوری های مختلف ذخیره سازی: طیف وسیعی از راه حل ها

در حال حاضر، پنج فناوری ذخیره سازی اولیه بر کاربردهای تجاری در ایالات متحده تسلط دارند، که از لحاظ کل ظرفیت تولید از سال 2022 رتبه بندی می شوند:

• پمپ هیدرو:بالغ ترین تکنولوژی در مقیاس بزرگ، آب پمپاژ از برق برای حرکت آب بین مخازن در ارتفاعات مختلف استفاده می کند، تولید برق هنگامی که از طریق توربین ها آزاد می شود.
• حافظه باتری:سیستم های لیتیوم یون که به سرعت در حال رشد هستند، انرژی را از طریق واکنش های الکتروشیمی ذخیره می کنند، انعطاف پذیری و کاهش هزینه ها را ارائه می دهند.
• مخزن خورشیدی حرارتی:این روش نور خورشید را به حرارت ذخیره شده تبدیل می کند، که بعداً برای تولید برق استفاده می شود، و به قطعیت انرژی خورشیدی می پردازد.
• هوا فشرده:با ذخیره کردن هوا تحت فشار در زیر زمین، این تکنولوژی اجازه می دهد تا انرژی در مقیاس بزرگ از طریق تولید توربین آزاد شود.
• چرخ های پرنده:این سیستم های چرخشی با سرعت بالا در پاسخ سریع برجسته هستند، که آنها را برای تنظیم فرکانس ایده آل می کند.

تکنولوژی های نوظهور مانند ابرکدابین ها، ذخیره سازی مغناطیسی ابررسان و سیستم های مبتنی بر هیدروژن نشان دهنده پیشرفت امیدوار کننده ای هستند. ذخیره سازی یخ حرارتی یکی دیگر از رویکردهای نوآورانه است.استفاده از برق خارج از اوج برای ایجاد یخ برای نیازهای خنک کننده در طول روز.

اندازه گیری ظرفیت: قدرت در مقابل انرژی

سیستم های ذخیره سازی از طریق دو اندازه گیری کلیدی ارزیابی می شوند:

• ظرفیت برق:حداکثر خروجی لحظه ای (به اندازه W، kW، MW یا GW)
• ظرفیت انرژی:کل انرژی ذخیره شده / آزاد شده (به صورت Wh، kWh، MWh یا GWh اندازه گیری می شود)

اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) سیستم ها را بر اساس ظرفیت قدرت طبقه بندی می کند:

• در مقیاس بزرگ:ظرفیت ≥1 مگاوات، عمدتاً متعلق به شرکت های برق برای خدمات شبکه
• در مقیاس کوچک:ظرفیت <1 مگاوات، به طور معمول متعلق به کاربر با نصبات خورشیدی

به عنوان منابع انرژی ثانویه، سیستم های ذخیره سازی در هنگام شارژ انرژی بیشتری مصرف می کنند تا در هنگام تخلیه.ارزیابی محیط زیست تولید ناخالص (انتاج واقعی) و تولید خالص (انتاج تخفیف تخفیف/از دست دادن عملیاتی) را گزارش می کند، با ارقام خالص به طور معمول منفی برای جلوگیری از شمارش دوبرابر.

چشم انداز ذخیره سازی ایالات متحده (2022)

پنبهای آبی همچنان از نظر ظرفیت و تولید غالب هستند، در حالی که ذخیره سازی باتری رشد سریع را نشان می دهد.

کاربردها و مزایای آن

سیستم های ذخیره سازی ارزش های متعدد را در اکوسیستم انرژی ارائه می دهند:

• ثبات شبکه:پاسخ سریع به نوسانات عرضه و تقاضا، فرکانس و کیفیت برق را حفظ می کند
• مدیریت بار:تغییر مصرف از دوره های اوج به خارج از اوج کاهش هزینه ها و فشار زیرساخت ها
• ادغام منابع تجدیدپذیر:بهبود تولید متناوب از بادی / خورشیدی سازگاری شبکه را بهبود می بخشد
• تعویق ساخت زیرساخت ها:تاخیر در ارتقاء شبکه های گران قیمت در مناطق با رشد بالا
• قدرت پشتیبان:تامین حیاتی در هنگام قطع برق برای شرکت ها و موسسات
• فعال کردن مايکرو شبکه:پشتیبانی از سیستم های انرژی مستقل یا ترکیبی

درخواست ها به دو دسته زمانی تقسیم می شوند:

• کوتاه مدت:پاسخ در مقیاس دقیقه ای برای تنظیم فرکانس
• چرخه روزانه:تغییر انرژی در مقیاس ساعتی برای مدیریت بار

مشخصات استفاده از تکنولوژی

پمپ هیدرو

۴۰ نیروگاه آبپاشی پمپاژ در آمریکا (۲۲۰۰۸ مگاوات در کل) عمدتاً به تقاضای خنک کننده تابستان پاسخ می دهند.با پنج ایالت که 61 درصد از ظرفیت ملی را در اختیار دارند.

ذخیره سازی باتری

سیستم های باتری در مقیاس خدمات عمومی تا سال 2022 به 8,842 MW/11,105 MWh رسید و تنها در آن سال 4,807 MW اضافه شد. کالیفرنیا، تگزاس و فلوریدا 83٪ از ظرفیت را در خود جای داده اند.لیتیوم یون به دلیل کارایی و پاسخگویی غالب است، با 207 تاسیساتی که با انرژی های تجدید پذیر (اکثر خورشیدی) واقع شده اند.

باتری های کوچک

در سال ۲۰۲۱، سیستم های زیر یک مگاوات در ۴۲ ایالت به مجموع ۱،۰۹۴ مگاوات رسید که ۷۱ درصد آنها به تاسیسات خورشیدی با اندازه گیری خالص مرتبط است.

ذخیره گرما خورشیدی

دو نیروگاه عملیاتی (450 مگاوات در مجموع) از ذخیره نمک ذوب شده استفاده می کنند که توسط تاسیسات 280 مگاوات سولانا آریزونا رهبری می شود.

هوا فشرده

نیروگاه 110 مگاوات مکینتوش آلاباما تنها تاسیسات عملیاتی است که از ذخیره سازی غار نمک با مکمل گاز طبیعی استفاده می کند.

چرخ های پرواز

چهار سیستم عملیاتی (در مجموع 47 مگاوات) در تنظیم فرکانس تخصص دارند، با نیویورک / پنسیلوانیا میزبان ظرفیت 40 مگاوات است.

چشم انداز آینده

خط لوله ذخیره سازی رشد قابل توجهی را نشان می دهد، به ویژه برای باتری ها:

• 22،255 مگاوات ظرفیت جدید باتری تا سال 2026 برنامه ریزی شده است
• 13881 مگاوات با پروژه های خورشیدی
• پروژه هوا فشرده ۳۱۷ مگاواتی در حال اجرا در تگزاس

عوامل رشد شامل گسترش انرژی های تجدیدپذیر، مشوق های دولتی و ساختار بازار در حال تکامل است. در حالی که در حال حاضر هیچ پروژه جدید پنوماتیک پمپ شده یا چرخ پرنده ای به EIA گزارش نمی دهد، FERC لیست 2،672 مگاوات پروژه های آبسیان در حال بررسی با 47،960MW در مراحل مجوز اولیه در 21 ایالت.

با کاهش هزینه ها و بلوغ تکنولوژی ها، ذخیره سازی انرژی به طور فزاینده ای تبدیل به سنگ بنای شبکه های انعطاف پذیر و انرژی تجدید پذیر می شود -سیستم های انرژی کارآمدتر برای نسل های آینده.