Při studiu o obnovitelných zdrojích energie se často setkáte s pojmem "ESS". Co to znamená? Tento článek vám jednoduchým jazykem poskytne podrobné vysvětlení a principy.
Co znamená "ESS" v oblasti energie?
V energetice je ESS zkratkou pro "Systém ukládání energie" Jedná se o metodu dočasného uložení energie pomocí specifického přístupu a jejího uvolnění v případě potřeby. Často se používá v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Ať už se jedná o vodní energii, sluneční energii, větrnou energii, energii přílivu a odlivu atd. elektřina generovaná těmito přírodními silami je obrovská a nepřetržitá. Aby se zabránilo plýtvání vyprodukovanou energií, je ESS postavena tak, aby maximalizovala využití energie.
ESS se také používá v komerčních a průmyslových zásobnících energie, aby se zabránilo přetížení během špičkové poptávky po elektřině a ušetřily se náklady. Některé společnosti se rozhodnou vybudovat systém ESS, aby ukládaly elektřinu v době, kdy jsou ceny v síti nízké, a poté ji uvolnily, když jsou ceny vysoké, čímž ušetří náklady.
ESS se ve skutečnosti netýká pouze velkých projektů. Díky technologickému zdokonalení lithiových baterií v posledních letech se na trhu objevilo mnoho baterií pro ukládání energie v domácnostech, které umožňují lidem ukládat solární energii a využívat ji v zamračených dnech nebo v noci.
Jak ESS funguje
Základním principem ESS je přeměna a ukládání získané energie a její následné uvolnění v případě potřeby. Prostřednictvím měniče se elektrická energie převádí do formy vhodné pro skladování, běžně do elektrické energie uložené v lithium-iontových bateriích.
Komponenty ESS
ESS se obvykle skládá z několika klíčových komponent, z nichž každá hraje zásadní roli v celkové funkčnosti systému:
Zařízení pro ukládání energie:
Zařízení pro ukládání energie je hlavní částí ESS, která slouží k ukládání energie.
Systém konverze energie (PCS):
Systém přeměny energie je zodpovědný za přeměnu energie při jejím ukládání a uvolňování. Zahrnuje měniče (které mění stejnosměrný proud na střídavý) a usměrňovače (které mění střídavý proud na stejnosměrný).
Systém správy baterií (BMS):
U bateriových systémů je systém správy baterií důležitou součástí. Systém BMS monitoruje a řídí napětí, proud, teplotu a stav nabití akumulátoru, aby zajistil bezpečný provoz akumulátoru a zabránil jeho přebíjení, vybíjení a přehřátí. Systém BMS může také vyrovnávat napětí mezi články akumulátoru a prodloužit tak jeho celkovou životnost.
Systém řízení spotřeby energie (EMS):
Systém řízení spotřeby energie slouží k optimalizaci provozu celého systému. EMS monitoruje vstup a výstup energie, řídí dobu nabíjení a vybíjení zařízení pro ukládání energie a zajišťuje, aby systém mohl maximalizovat využití uložené energie na základě poptávky po zatížení a kolísání cen elektřiny.
Chladicí systém:
Chladicí systém se používá k udržení teplotní stability zařízení pro ukládání energie, zejména v bateriových nebo mechanických systémech pro ukládání energie. Řízení teploty má zásadní význam pro prodloužení životnosti systému a zajištění bezpečného provozu. Běžně se používají kapalinové nebo vzduchové chladicí systémy.
Ochranná zařízení:
Mezi ochranná zařízení patří jističe, pojistky, izolátory a uzemňovací zařízení. Tato zařízení slouží k ochraně systému před přetížením, zkratem, kolísáním napětí a dalšími elektrickými poruchami a zajišťují bezpečné vypnutí systému v případě abnormálních podmínek.
Monitorovací a řídicí systém:
Tento systém poskytuje funkce monitorování a řízení dat v reálném čase. Může sledovat stav ESS, například úroveň nabití baterie, teplotu a výstupní výkon, a to buď na dálku, nebo lokálně.
Komunikační systém:
Komunikační systém slouží k propojení systému s externími řídicími systémy nebo sítí. Umožňuje výměnu dat mezi EMS, BMS a dalšími řídicími systémy.
Jaké typy ESS existují?
Na základě principů měniče lze ESS rozdělit do několika odvětví. Dále představím některé typy používané v reálném životě a jejich příslušné výhody a nevýhody:
Bateriová ESS (BESS)
Princip: Systémy skladování energie založené na bateriích uchovávají elektrickou energii v chemické formě v baterii. Nejběžnějšími typy jsou lithium-iontové baterie, kde se ionty lithia pohybují mezi anodou a katodou během nabíjecích a vybíjecích cyklů. Mezi další typy patří průtokové baterie, které uchovávají energii v kapalných elektrolytech.
Výhody: Vysoká hustota energie a dlouhá životnost; vysoká účinnost nabíjení a vybíjení; modulární konstrukce umožňuje přizpůsobení velikosti podle potřeby.
Nevýhody: Vysoké počáteční náklady; životnost baterie je ovlivněna podmínkami prostředí.
Případ použití: Komerční projekt společnosti PKNERGY týkající se baterií pro skladování solární energie.
Ukládání tepelné energie
Princip: Systémy skladování tepelné energie (TES) uchovávají energii ve formě tepla nebo chladu, kterou lze později využít k výrobě elektřiny nebo k vytápění/chlazení. Mezi běžné materiály pro TES patří voda, led nebo roztavené soli. Tyto systémy často fungují ve spojení se solární energií nebo jinými obnovitelnými zdroji.
Výhody: Dlouhá doba skladování energie; relativně jednoduchý systém s nízkými náklady na údržbu; může vyrovnávat sezónní energetické nároky.
Nevýhody: Nízká hustota energie; tepelné ztráty mohou snižovat účinnost; velký prostor potřebný pro skladování materiálů.
Případ použití: Solární elektrárna Gemasolar ve Španělsku využívá k ukládání tepla roztavenou sůl.
Skladování energie v kapalném vzduchu (LAES)
Princip: Skladování energie v kapalném vzduchu (LAES) zahrnuje ochlazení vzduchu na kryogenní teplotu (přibližně -196 °C), čímž dojde k jeho zkapalnění a následnému uskladnění v izolovaných nádržích. Když je potřeba energie, je kapalný vzduch vystaven okolním teplotám, což způsobí jeho rychlou expanzi a přeměnu zpět na plyn. Tento proces expanze pohání turbínu, která vyrábí elektřinu. Systémy LAES mohou také využívat odpadní teplo nebo chlad ke zvýšení účinnosti.
Výhody: Může ukládat energii ve velkém měřítku, vhodné pro regulaci sítě; využívá levné a netoxické suroviny (vzduch); dlouhá životnost systému s nízkými nároky na údržbu; vyšší hustota energie, zejména v kombinaci s odpadním teplem nebo chladem.
Nevýhody: Nižší účinnost přeměny, obvykle kolem 50-60%; vysoké náklady na výstavbu vyžadující rozsáhlou infrastrukturu; vyžaduje nízkoteplotní technologii skladování, která zahrnuje ztráty energie.
Případ použití: Projekt skladování energie v kapalném vzduchu společnosti Highview Power ve Velké Británii.
Skladování energie ve stlačeném vzduchu (CAES)
Princip: Systémy CAES využívají přebytečnou elektřinu ke stlačování vzduchu a jeho skladování v podzemních jeskyních nebo nádržích. Při vysoké poptávce po energii se stlačený vzduch vypouští, ohřívá a expanduje, aby poháněl turbíny, které vyrábějí elektřinu.
Výhody: Vhodné pro skladování energie ve velkém měřítku; nízké náklady, zejména při využití přírodních podzemních jeskyní; umožňuje dlouhodobé skladování energie.
Nevýhody: Nízká účinnost systému se značnými energetickými ztrátami; vyžaduje velký podzemní prostor; dopady na životní prostředí, např. emise uhlíku při ohřevu vzduchu.
Případ použití: Zařízení CAES v McIntoshi, USA.
Skladování energie v setrvačníku
Princip: Setrvačníkové systémy pro ukládání energie přeměňují elektrickou energii na kinetickou energii otáčením rotoru vysokou rychlostí. V případě potřeby energie se kinetická energie rotoru přemění zpět na elektrickou energii.
Výhody: Vysoká hustota výkonu; extrémně nízké nároky na údržbu; schopnost rychlého nabíjení a vybíjení.
Nevýhody: Nízká hustota energie; vysoké náklady na výstavbu; krátká doba skladování energie, vhodné pro krátkodobé vyrovnávání potřeb.
Případ použití: Setrvačníkový systém skladování energie od společnosti Beacon Power.
Skladování chemické energie
Princip: Skladování chemické energie zahrnuje přeměnu elektrické energie na energii chemickou, obvykle ve formě vodíku nebo jiných chemických nosičů. Tuto energii lze později přeměnit zpět na elektřinu pomocí palivových článků nebo jiných chemických procesů.
Výhody: Vysoká hustota energie; umožňuje dlouhodobé skladování energie; široce dostupné suroviny s flexibilním využitím.
Nevýhody: Nižší účinnost přeměny; složitá technologie s vysokými náklady; značné potřeby infrastruktury, zejména pro skladování a přepravu vodíku.
Případ použití: Zařízení Power-to-Gas v Německu přeměňuje přebytečnou elektrickou energii na vodík, který se skladuje.
Klíčové faktory ovlivňující náklady na ESS
Náklady na systém skladování energie (ESS) jsou ovlivněny především faktory, jako je typ baterie, velikost systému, náklady na materiál, výrobní a instalační náklady, náklady na údržbu a provoz (OPEX), jakož i životnost systému a počet cyklů. Rozsah a složitost ESS, požadavky na kvalitu a dlouhodobé náklady na údržbu a výměnu - to vše ovlivňuje celkovou nákladovou efektivitu ESS. Navíc čím delší je životnost systému a čím více cyklů může absolvovat, tím nižší jsou dlouhodobé náklady.
Závěr
Systémy ESS jako prostředek skladování energie mohou významně snížit závislost společnosti na tradičních fosilních palivech. Zejména pro země s vysokou poptávkou po elektřině nabízí ESS pro malé domácnosti i velké komerční úložiště energie dobrá řešení. To znamená, že trh s ukládáním energie bude stále populárnější. Kontaktujte společnost PKNERGY a získejte více informací o budování ESS.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY:
Jak funguje systém skladování solární energie?
Princip fungování systému skladování solární energie spočívá v ukládání přebytečné energie vyrobené solárními panely. Když svítí slunce, solární panely vyrábějí elektřinu, kterou lze okamžitě použít nebo uložit do systému pro ukládání energie (ESS) pro pozdější použití.
Můžete mít záložní baterii bez solární energie?
Ano, můžete nabíjet ze sítě a používat ji jako záložní zdroj energie, aniž byste potřebovali solární systém.
Kolik elektřiny lze uložit do baterie?
Záleží na velikosti použité baterie. Mezi běžné baterie pro ukládání energie v domácnosti patří 5 kWh, 10 kWh, 15 kWh.
Úspora peněz, ochrana životního prostředí
PKNERGY vám pomůže snížit účty za energii pro váš dům solární skladování energie, ukládání solární energie pro použití kdykoli - v noci nebo během výpadku.
CS 
EN 
ES 
DE 
PT 
AR 
KU 
ID 
RU 
SL 
KO 
FR 
IT 
BG 
NL 