Преглед комерцијалног складиштења енергије

Обновљива енергија је суштински део дугорочног плана за неутралност угљеника. Без обзира на контролисану нуклеарну фузију, космичко рударство и велики зрели развој хидроенергетских ресурса који у кратком року немају комерцијални пут, енергија ветра и соларна енергија су тренутно најперспективнији обновљиви извори енергије. Ипак, ограничени су ветром и светлосним ресурсима. Складиштење енергије биће суштински део будућег коришћења енергије. Овај чланак и наредни чланци ће укључити велике комерцијалне технологије складиштења енергије, углавном се фокусирајући на случајеве имплементације.

Последњих година, брза изградња система за складиштење енергије учинила је да неки подаци из прошлости више нису корисни, као што је „складиште енергије компримованог ваздуха на другом месту са укупним инсталираним капацитетом од 440 МВ, а натријум-сумпорне батерије на трећем месту, са скалом укупног капацитета од 440 МВ. 316 МВ" итд. Поред тога, вест да је Хуавеи потписао "највећи" пројекат складиштења енергије на свету са 1300 МВх је неодољива. Међутим, према постојећим подацима, 1300 МВх није најзначајнији пројекат складиштења енергије на глобалном нивоу. Централни највећи пројекат складиштења енергије припада пумпном складишту. За технологије складиштења физичке енергије као што је складиштење енергије соли, у случају електрохемијског складиштења енергије, 1300МВх није најзначајнији пројекат (можда је и ствар статистичког калибра). Тренутни капацитет Мосс Ландинг Енерги Стораге Центра је достигао 1600МВх (укључујући 1200МВх у другој фази, 400МВх у другој фази). Ипак, улазак Хуавеја је скренуо пажњу на индустрију складиштења енергије на сцени.

Тренутно, комерцијализоване и потенцијалне технологије складиштења енергије могу се класификовати на механичко складиштење енергије, складиштење топлотне енергије, складиштење електричне енергије, складиштење хемијске енергије и складиштење електрохемијске енергије. Физика и хемија су суштински исте, па хајде да их за сада класификујемо према размишљању наших претходника.

1. Механичко складиштење енергије / термално складиштење и расхладно складиште

Пумпано складиште:

Постоје два горња и доња резервоара, који пумпају воду у горњи резервоар током складиштења енергије и одводе воду у доњи резервоар током производње електричне енергије. Технологија је зрела. До краја 2020. године, глобални инсталисани капацитет пумпног складишта био је 159 милиона киловата, што чини 94% укупног капацитета складиштења енергије. Тренутно је моја земља пустила у рад укупно 32.49 милиона киловата пумпних електрана; пуни обим пумпних акумулационих електрана у изградњи је 55.13 милиона киловата. По скали изграђених и у изградњи заузима прво место у свету. Инсталисани капацитет електране за складиштење енергије може да достигне хиљаде МВ, годишња производња енергије може да достигне неколико милијарди кВх, а брзина покретања на црно може бити реда величине неколико минута. Тренутно, највећа електрана за складиштење енергије која ради у Кини, Хебеи Фенгнинг пумпна електрана, има инсталирани капацитет од 3.6 милиона киловата и годишњи капацитет производње електричне енергије од 6.6 милијарди кВх (који може апсорбовати 8.8 милијарди кВх вишка енергије, са ефикасношћу од око 75%). Црно време почетка 3-5 минута. Иако се генерално сматра да пумпно складиште има недостатке ограниченог избора локације, дугог инвестиционог циклуса и значајних улагања, то је и даље најзрелија технологија, најсигурнији рад и најјефтиније средство за складиштење енергије. Национална управа за енергетику објавила је Средњорочни и дугорочни план развоја пумпног складиштења (2021-2035).

До 2025. године укупна производња пумпних акумулација биће више од 62 милиона киловата; до 2030. године, пуни обим производње биће око 120 милиона киловата; до 2035. године формираће се савремена пумпна акумулација која задовољава потребе високопропорционалног и обимног развоја нове енергије.

Хебеи Фенгнинг пумпна електрана - доњи резервоар

Складиште енергије компримованог ваздуха:

Када је електрично оптерећење мало, ваздух се компримира и складишти електричном енергијом (обично се држи у подземним сланим пећинама, природним пећинама, итд.). Када потрошња електричне енергије достигне врхунац, ваздух под високим притиском се ослобађа да покреће генератор да производи електричну енергију.

складиште енергије компримованог ваздуха

Складиштење енергије компримованог ваздуха се генерално сматра другом најприкладнијом технологијом за складиштење енергије великих размера ГВ после пумпног складиштења. Ипак, ограничена је строжим условима избора локације, високим трошковима улагања и ефикасношћу складиштења енергије од пумпног складиштења. Низак, комерцијални напредак складиштења енергије компримованог ваздуха је спор. До септембра ове године (2021.), први велики пројекат складиштења енергије компримованог ваздуха у мојој земљи - Национални тестни пројекат складиштења енергије компримованог ваздуха у сланој пећини Јиангсу Јинтан, управо је прикључен на мрежу. Инсталисани капацитет прве фазе пројекта је 60МВ, а ефикасност конверзије енергије је око 60%; дугорочни обим изградње пројекта ће достићи 1000МВ. У октобру 2021. године, први напредни систем за складиштење енергије компримованог ваздуха од 10 МВ који је самостално развила моја земља прикључен је на мрежу у Биџиеу, Гуизхоу. Може се рећи да је комерцијални пут компактног складиштења ваздушне енергије тек почео, али будућност обећава.

Јинтан пројекат складиштења енергије компримованог ваздуха.

Складиште енергије растопљене соли:

Складиштење енергије растопљене соли, генерално у комбинацији са производњом соларне топлотне енергије, концентрише сунчеву светлост и складишти топлоту у растопљеној соли. Када се производи електрична енергија, топлота растопљене соли се користи за производњу електричне енергије, а већина њих производи пару за погон турбинског генератора.

складиштење топлоте растопљене соли

Они су узвикивали Хи-Тецх Дунхуанг 100МВ соларна термоелектрана торањ од растопљене соли у највећој кинеској соларној термоелектрани. Започела је изградња ЦСП пројекта Делингха 135 МВ са већим инсталисаним капацитетом. Време складиштења енергије може да достигне 11 сати. Укупна инвестиција пројекта је 3.126 милијарди јуана. Планирано је да буде званично прикључен на мрежу пре 30. септембра 2022. године, а сваке године може да произведе око 435 милиона кВх електричне енергије.

Дунхуанг ЦСП станица

Технологије складиштења физичке енергије укључују складиштење енергије замајца, складиштење енергије у хладном стању итд.

2. Складиштење електричне енергије:

Суперкондензатор: Ограничен својом малом густином енергије (погледајте доле) и јаким самопражњењем, тренутно се користи само у малом опсегу поврата енергије возила, тренутног бријања врхова и пуњења долине. Типичне примене су дубока вода у Шангају Јангшан, где 23 дизалице значајно утичу на електричну мрежу. Да би се смањио утицај кранова на електричну мрежу, систем за складиштење енергије суперкондензатора од 3МВ/17.2КВх је инсталиран као резервни извор, који може континуирано да обезбеди снабдевање електричном енергијом од 20 секунди.

Суперпроводно складиштење енергије: изостављено

3. Електрохемијско складиштење енергије:

Овај чланак класификује комерцијално складиштење електрохемијске енергије у следеће категорије:

Оловно-киселинске, оловно-угљеничне батерије

проточна батерија

Метал-јонске батерије, укључујући литијум-јонске батерије, натријум-јонске батерије итд.

Пуњиве металне сумпорне/кисеоничке/ваздушне батерије

други

Оловне и оловно-угљеничне батерије: Као зрела технологија складиштења енергије, оловно-киселинске батерије се широко користе у покретању аутомобила, резервном напајању за електране базних станица, итд. Након Пб негативне електроде оловне батерије Допирана угљеничним материјалима, оловно-угљенична батерија може ефикасно да побољша проблем прекомерног пражњења. Према Тианненг-овом годишњем извештају за 2020., пројекат државне мреже Зхицхенг (Јинлинг трафостаница) 12МВ/48МВх за складиштење енергије олова и угљеника који је завршила компанија је прва супер-велика електрана за складиштење енергије олова и угљеника у провинцији Џеђианг, па чак и у целој земљи.

Проточна батерија: Проточна батерија се обично састоји од течности ускладиштене у посуди која тече кроз електроде. Пуњење и пражњење се завршавају кроз мембрану за измену јона; погледајте слику испод.

Шема батерије протока

У правцу репрезентативније батерије са протоком ванадијума, пројекат Гуодиан Лонгиуан, 5МВ/10МВх, који су завршили Институт за хемијску физику Далиан и Далиан Ронгке Енерги Стораге, био је најобимнији систем за складиштење енергије потпуно ванадијумских батерија у свет у то време, који је тренутно у изградњи. Већи систем за складиштење енергије батерија са редокс протоком ванадијума достиже 200МВ/800МВх.

Метал-јонска батерија: најбрже растућа и најчешће коришћена електрохемијска технологија складиштења енергије. Међу њима, литијум-јонске батерије се обично користе у потрошачкој електроници, енергетским батеријама и другим пољима, а њихова примена у складиштењу енергије се такође повећава. Укључујући претходне Хуавеи пројекте у изградњи који користе складиштење енергије литијум-јонских батерија, највећи пројекат складиштења енергије литијум-јонских батерија до сада изграђен је станица за складиштење енергије Мосс Ландинг која се састоји од Фазе И 300МВ/1200МВх и Фазе ИИ 100МВ/400МВх, а укупно 400МВ/1600МВх.

Литијум јонска батерија

Због ограничења капацитета и трошкова производње литијума, замена натријум јона са релативно ниском густином енергије, али се очекује да ће велике резерве смањити цену, постала је развојни пут за литијум-јонске батерије. Његов принцип и примарни материјали су слични литијум-јонским батеријама, али још увек нису индустријализовани у великим размерама. , систем за складиштење енергије натријум-јонске батерије пуштен у рад у постојећим извештајима је имао само 1МВх.

Алуминијум-јонске батерије имају карактеристике високог теоретског капацитета и обилних резерви. Такође је истраживачки правац за замену литијум-јонских батерија, али не постоји јасан пут комерцијализације. Индијска компанија која је постала популарна недавно је објавила да ће следеће године комерцијализовати производњу алуминијум-јонских батерија и изградити јединицу за складиштење енергије од 10 МВ. Хајде да сачекамо и видимо.

сачекај па ћеш видити

Пуњиве батерије метал-сумпор/кисеоник/ваздух: укључујући литијум-сумпорне, литијум-кисеоник/ваздух, натријум-сумпорне, пуњиве алуминијум-ваздушне батерије, итд., са већом густином енергије од јонских батерија. Тренутни представник комерцијализације су натријум-сумпорне батерије. НГК је тренутно водећи добављач система натријум-сумпорних батерија. Огроман обим који је пуштен у рад је систем за складиштење енергије натријум-сумпорних батерија од 108 МВ/648 МВх у Уједињеним Арапским Емиратима.

4. Складиштење хемијске енергије: Пре неколико деценија, Шредингер је написао да живот зависи од стицања негативне ентропије. Али ако се не ослањате на спољашњу енергију, ентропија ће се повећати, тако да живот мора преузети моћ. Живот проналази свој пут, а за складиштење енергије биљке фотосинтезом претварају сунчеву енергију у хемијску енергију у органској материји. Хемијско складиштење енергије је био природан избор од самог почетка. Хемијско складиштење енергије је био снажан метод складиштења енергије за људска бића од када је претворило волте у електричне колекторе. Ипак, комерцијално коришћење великих складишта енергије је тек почело.

Складиштење водоника, метанола, итд.: Енергија водоника има изванредне предности високе густине енергије, чистоће и заштите животне средине и широко се сматра идеалним извором енергије у будућности. Рута производње водоника→складиштење водоника→горивна ћелија је већ на путу. Тренутно је у мојој земљи изграђено више од 100 станица за допуну водоником, што се сврстава у сам врх у свету, укључујући и највећу светску пумпу за водоник у Пекингу. Међутим, због ограничења технологије складиштења водоника и ризика од експлозије водоника, индиректно складиштење водоника представљено метанолом такође може бити суштински пут за будућу енергију, као што је технологија „течне сунчеве светлости“ Ли Цановог тима на Институту у Далиану. хемије, Кинеска академија наука.

Примарне батерије метал-ваздух: представљене су алуминијум-ваздушним батеријама са високом теоретском густином енергије, али постоји мали напредак у комерцијализацији. Пхинерги, репрезентативна компанија која се помиње у многим извештајима, користила је алуминијум-ваздушне батерије за своја возила. Хиљаду миља, водеће решење у складиштењу енергије су пуњиве цинк-ваздушне батерије.