Изучая тему возобновляемых источников энергии, вы часто встречаете термин "ESS". Что он собой представляет? В этой статье вы найдете подробное объяснение и принципы, используя простой язык.
Что означает "ESS" в энергетическом поле?
В энергетическом секторе ESS - это аббревиатура, означающая "Система хранения энергии" Это метод временного накопления энергии с использованием определенного подхода и ее высвобождения при необходимости. Он часто используется в области возобновляемых источников энергии. Будь то гидроэнергия, солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов и отливов и т. д., электричество, генерируемое этими природными силами, огромно и непрерывно. Чтобы предотвратить бесполезную трату генерируемой энергии, ESS строятся таким образом, чтобы максимально эффективно ее использовать.
ESS также применяется в коммерческих и промышленных системах хранения энергии, чтобы избежать перегрузок во время пикового спроса на электроэнергию и сэкономить расходы. Некоторые компании предпочитают строить системы ESS для хранения электроэнергии при низких ценах в сети, а затем высвобождать ее при высоких ценах, экономя таким образом затраты.
На самом деле, ESS - это не только крупные проекты. Благодаря технологическому усовершенствованию литиевых батарей в последние годы на рынке появилось множество бытовых накопителей энергии, позволяющих людям накапливать солнечную энергию и использовать ее в пасмурные дни или ночью.
Как работает ESS
Основной принцип работы ESS заключается в преобразовании и хранении полученной энергии, а затем ее высвобождении при необходимости. С помощью преобразователя электрическая энергия преобразуется в форму, пригодную для хранения, обычно в литий-ионные аккумуляторы.
Компоненты ЭСС
ESS, как правило, состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых играет важную роль в общей функциональности системы:
Устройство для хранения энергии:
Накопитель энергии - это основная часть ESS, используемая для хранения энергии.
Система преобразования энергии (PCS):
Система преобразования энергии отвечает за преобразование энергии при ее накоплении и отдаче. Она включает в себя инверторы (преобразующие постоянный ток в переменный) и выпрямители (преобразующие переменный ток в постоянный).
Система управления аккумулятором (BMS):
Для систем на основе аккумуляторов система управления аккумулятором является важнейшим компонентом. BMS контролирует и управляет напряжением, током, температурой и состоянием заряда аккумуляторной батареи, обеспечивая ее безопасную работу, предотвращая перезаряд, переразряд и перегрев. BMS также может выравнивать напряжение между элементами батареи, чтобы продлить общий срок ее службы.
Система энергетического менеджмента (EMS):
Система управления энергопотреблением используется для оптимизации работы всей системы. EMS контролирует ввод и вывод энергии, управляет временем зарядки и разрядки накопителя энергии, обеспечивая максимальное использование накопленной энергии в зависимости от спроса на нагрузку и колебаний цен на электроэнергию.
Система охлаждения:
Система охлаждения используется для поддержания стабильной температуры устройства хранения энергии, особенно в аккумуляторных или механических системах хранения энергии. Управление температурой имеет решающее значение для продления срока службы системы и обеспечения ее безопасной работы. Обычно используются системы жидкостного или воздушного охлаждения.
Устройства защиты:
Устройства защиты включают в себя автоматические выключатели, предохранители, разъединители и устройства заземления. Эти устройства используются для защиты системы от перегрузок, коротких замыканий, перепадов напряжения и других электрических неисправностей, обеспечивая безопасное отключение системы в случае возникновения нештатных ситуаций.
Система мониторинга и управления:
Эта система обеспечивает мониторинг данных в реальном времени и функции управления. Она может контролировать состояние ESS, например, уровень заряда батареи, температуру и выходную мощность, как удаленно, так и локально.
Система связи:
Система связи используется для соединения системы с внешними системами управления или сетью. Она позволяет обмениваться данными между EMS, BMS и другими системами управления.
Какие существуют типы ЭСС?
Исходя из принципов работы преобразователя, ЭСС можно разделить на несколько ветвей. Далее я представлю некоторые типы, используемые в реальной жизни, а также их соответствующие преимущества и недостатки:
Аккумуляторная система электроснабжения (BESS)
Принцип: Системы хранения энергии на основе аккумуляторов хранят электрическую энергию в химической форме внутри батареи. Наиболее распространенными типами являются литий-ионные батареи, в которых ионы лития перемещаются между анодом и катодом во время циклов заряда и разряда. Другие типы включают проточные батареи, которые хранят энергию в жидком электролите.
Преимущества: Высокая плотность энергии и длительный срок службы; высокая эффективность заряда и разряда; модульная конструкция позволяет подбирать размер в зависимости от потребностей.
Недостатки: Высокая первоначальная стоимость; срок службы батареи зависит от условий окружающей среды.
Пример использования: Коммерческий проект компании PKNERGY по созданию аккумуляторов солнечной энергии.
Хранение тепловой энергии
Принцип: Системы аккумулирования тепловой энергии (TES) накапливают энергию в виде тепла или холода, которая впоследствии может быть использована для выработки электроэнергии или отопления/охлаждения. Распространенными материалами для TES являются вода, лед или расплавленные соли. Такие системы часто работают в сочетании с солнечной энергией или другими возобновляемыми источниками.
Преимущества: Длительное время накопления энергии; относительно простая система с низкими эксплуатационными расходами; возможность сбалансировать сезонные потребности в энергии.
Недостатки: Низкая плотность энергии; потери тепла могут снизить эффективность; требуется большое пространство для хранения материалов.
Пример использования: Солнечная электростанция Gemasolar в Испании использует расплавленную соль для хранения тепла.
Жидкостные воздушные хранилища энергии (LAES)
Принцип: Система хранения энергии в жидком воздухе (LAES) предполагает охлаждение воздуха до криогенных температур (около -196°C) для его сжижения, которое затем хранится в изолированных резервуарах. Когда требуется энергия, жидкий воздух подвергается воздействию температуры окружающей среды, в результате чего он быстро расширяется и превращается обратно в газ. Этот процесс расширения приводит в движение турбину для выработки электроэнергии. Системы LAES также могут использовать отработанное тепло или холод для повышения эффективности.
Преимущества: Может накапливать энергию в больших масштабах, подходит для регулирования сети; использует недорогое и нетоксичное сырье (воздух); длительный срок службы системы с низкой потребностью в обслуживании; высокая плотность энергии, особенно в сочетании с отработанным теплом или холодом.
Недостатки: Низкий КПД преобразования, обычно около 50-60%; высокая стоимость строительства, требующая создания масштабной инфраструктуры; требуется технология низкотемпературного хранения, что связано с потерями энергии.
Пример использования: Проект по созданию накопителей энергии на жидком воздухе от компании Highview Power в Великобритании.
Накопители энергии на сжатом воздухе (CAES)
Принцип: Системы CAES используют избыток электроэнергии для сжатия воздуха и хранения его в подземных кавернах или резервуарах. Когда потребность в энергии высока, сжатый воздух высвобождается, нагревается и расширяется, приводя в движение турбины, вырабатывающие электричество.
Преимущества: Подходит для крупномасштабного хранения энергии; низкая стоимость, особенно при использовании естественных подземных каверн; позволяет хранить энергию в течение длительного времени.
Недостатки: Низкая эффективность системы со значительными потерями энергии; требуется большое подземное пространство; воздействие на окружающую среду, например, выбросы углерода при нагреве воздуха.
Пример использования: Установка CAES в Макинтоше, США.
Накопители энергии на маховиках
Принцип: Системы хранения энергии на маховиках преобразуют электрическую энергию в кинетическую, вращая ротор на высокой скорости. Когда энергия необходима, кинетическая энергия ротора снова преобразуется в электрическую.
Преимущества: Высокая плотность мощности; крайне низкая потребность в обслуживании; возможность быстрой зарядки и разрядки.
Недостатки: Низкая плотность энергии; высокая стоимость строительства; короткое время накопления энергии, подходит для краткосрочных балансировочных нужд.
Пример использования: Система хранения энергии на маховике от Beacon Power.
Химические накопители энергии
Принцип: Химическое хранение энергии предполагает преобразование электрической энергии в химическую, обычно в виде водорода или других химических носителей. Впоследствии эта энергия может быть преобразована обратно в электричество с помощью топливных элементов или других химических процессов.
Преимущества: Высокая плотность энергии; возможность длительного хранения энергии; широкодоступное сырье с гибкими возможностями применения.
Недостатки: Низкая эффективность преобразования; сложная технология с высокими затратами; значительные потребности в инфраструктуре, особенно для хранения и транспортировки водорода.
Пример использования: Установка Power-to-Gas в Германии преобразует избыток электроэнергии в водород для хранения.
Ключевые факторы, влияющие на стоимость ЭСС
На стоимость системы хранения энергии (ESS) в первую очередь влияют такие факторы, как тип батареи, размер системы, стоимость материалов, затраты на производство и установку, расходы на обслуживание и эксплуатацию (OPEX), а также срок службы системы и количество циклов. Масштаб и сложность ESS, требования к качеству, а также долгосрочные затраты на обслуживание и замену - все это влияет на общую экономическую эффективность ESS. Кроме того, чем дольше срок службы системы и чем больше циклов она может выполнить, тем ниже долгосрочная стоимость.
Заключение
Как средство хранения энергии, системы ESS могут значительно снизить зависимость общества от традиционного ископаемого топлива. Особенно для стран с высоким спросом на электроэнергию, как небольшие бытовые ESS, так и крупные коммерческие накопители энергии предлагают хорошие решения. Это означает, что рынок накопителей энергии будет становиться все более популярным. Свяжитесь с компанией PKNERGY, чтобы узнать больше о создании ESS.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ:
Как работает система хранения солнечной энергии?
Принцип работы системы хранения солнечной энергии заключается в накоплении избыточной энергии, вырабатываемой солнечными панелями. Когда светит солнце, солнечные панели вырабатывают электричество, которое можно использовать сразу или хранить в системе хранения энергии (ESS) для последующего использования.
Можно ли иметь резервную батарею без солнечных батарей?
Да, вы можете заряжаться от сети, чтобы использовать ее в качестве резервного источника энергии, не нуждаясь в солнечной системе.
Сколько электроэнергии можно хранить в аккумуляторе?
Это зависит от размера используемого аккумулятора. Распространенные бытовые аккумуляторы энергии включают 5 кВт-ч, 10 кВт-ч, 15 кВт-ч.
Экономия денег, защита окружающей среды
PKNERGY поможет вам сократить расходы на электроэнергию для вашего дома, храня солнечную энергию для использования в любое время - ночью или во время отключения.
RU 
EN 
FR 
ES 
DE 
IT 
PT 
ID 
SL 
KO 