Néha kettő jobb, mint egy. Ilyen eset a napenergia és a tárolási technológiák összekapcsolása. Az ok: A napenergiát nem mindig akkor állítják elő, amikor az energiára a legnagyobb szükség lenne. Csúcsteljesítmény-felhasználás gyakran fordul elő nyári délutánokon és estéken amikor a napenergia-termelés csökken. Ilyenkor lehet a legmagasabb a hőmérséklet, és a nappali órákban dolgozó emberek hazatérnek, és elektromos áramot használnak otthonaik hűtésére, főzésére és a készülékek működtetésére.
A tárolás segít a napelemnek abban, hogy hozzájáruljon az áramellátáshoz, még akkor is, ha nem süt a nap. Segíthet kisimítani a napenergia hálózaton való áramlásának változásait is. Ezek az eltérések a rávilágító napfény mennyiségének változásaira vezethetők vissza fotovoltaikus (PV) panelek ill napenergia-termikus energia koncentrálása (CSP) rendszerek. A napenergia-termelést befolyásolhatja az évszak, a napszak, a felhők, a por, a pára vagy olyan akadályok, mint az árnyékok, eső, hó és szennyeződés. Néha az energiatárolást egy napenergia-rendszerrel együtt, vagy mellette helyezik el, néha pedig a tárolórendszer önmagában is áll, de bármelyik konfigurációban segíthet a napenergia hatékonyabb integrálását az energetikai környezetbe.
Mi az energiatárolás?
A „tárolás” olyan technológiákra utal, amelyek képesek felvenni az elektromosságot, másfajta energiaként (kémiai, termikus, mechanikai) tárolni, majd felhasználni, amikor szükség van rá. Lítium-ion akkumulátorok egy ilyen technológia. Bár az energiatárolás használata soha nem 100%-os hatékonyságú – az energia átalakítása és visszanyerése során mindig elvész egy kis energia – a tárolás lehetővé teszi az energia rugalmas felhasználását az előállítás időpontjától eltérő időpontokban. Tehát a tárolás növelheti a rendszer hatékonyságát és rugalmasságát, valamint javíthatja az energiaminőséget a kínálat és a kereslet összehangolásával.
A tárolólétesítmények energiakapacitásban különböznek egymástól, ami az összes tárolható energia mennyisége (általában kilowattórában vagy megawattórában), és az energiateljesítményben, amely az adott időpontban felszabaduló energia mennyisége ( általában kilowattban vagy megawattban). A tárolók különböző energiájú és teljesítményű kapacitásai különböző feladatok kezelésére használhatók. A mindössze néhány percig tartó rövid távú tárolás biztosítja a napelemek zökkenőmentes működését az áthaladó felhők miatti teljesítmény-ingadozások során, míg a hosszabb távú tárolás segíthet napokon vagy heteken keresztül biztosítani az ellátást, amikor a napenergia-termelés alacsony, vagy jelentős időjárási események esetén. , például.
A tárolás és a napelem kombinálásának előnyei
Villamosenergia-terhelések kiegyenlítése – Tárolás nélkül egyszerre kell villamos energiát termelni és fogyasztani, ami azt jelentheti, hogy a hálózatüzemeltetők bizonyos termelést offline állapotba kapcsolnak, vagy „lecsökkentenek”, hogy elkerüljék a túltermelést és a hálózat megbízhatóságát. Ezzel szemben előfordulhatnak más időszakok is, naplemente után vagy felhős napokon, amikor kevés a napenergia, de nagy az energiaigény. Lépjen be a tárolóba, amely feltölthető vagy feltölthető, ha magas a termelés és alacsony az energiafogyasztás, majd kiadható, ha nagy a terhelés vagy az igény. Amikor a nap által termelt villamos energia egy részét tárolóba helyezik, az áramot bármikor felhasználhatják, amikor a hálózatüzemeltetőknek szükségük van rá, beleértve a napnyugta után is. Ily módon a tárolás a napfény biztosítási kötvényeként működik.
„Szilárdabb” napenergia-termelés – A rövid távú tárolás biztosíthatja, hogy a termelés gyors változásai ne befolyásolják nagymértékben a naperőmű teljesítményét. Például egy kis akkumulátor használható egy elhaladó felhőből eredő rövid generációs megszakításon való áthidalásra, segítve a hálózatot a „szilárd” elektromos ellátás fenntartásában, amely megbízható és állandó.
Rugalmasság biztosítása – A napelem és a tárolás tartalék energiát biztosíthat elektromos megszakítás esetén. A kritikus létesítményeket továbbra is működőképesek tartják, hogy biztosítsák a folyamatos alapvető szolgáltatásokat, például a kommunikációt. A napenergiát és a tárolást mikrorácsokhoz és kisebb méretű alkalmazásokhoz, például mobil vagy hordozható tápegységekhez is lehet használni.
Az energiatárolás típusai
A villamosenergia-hálózatban az energiatárolás leggyakoribb típusa a szivattyús vízenergia. A naperőművekkel leggyakrabban használt tárolási technológiák azonban az elektrokémiai tárolás (akkumulátorok) a fotovoltaikus erőműveknél és a hőtárolás (folyadékok) a CSP erőműveknél. Más típusú tárolók, mint például a sűrített levegős tárolók és a lendkerekek, eltérő tulajdonságokkal rendelkezhetnek, például nagyon gyors ürítéssel vagy nagyon nagy kapacitással, ami vonzóvá teszi őket a hálózatüzemeltetők számára. További információ az egyéb tárolótípusokról alább található.
Szivattyús tárolós vízerőmű
Szivattyús tárolós vízenergia egy vízen alapuló energiatárolási technológia. Az elektromos energiát arra használják, hogy vizet pumpáljanak felfelé egy tározóba, amikor alacsony az energiaigény. Később a víz visszafolyhat lefelé, és megfordíthat egy turbinát, hogy áramot termeljen, ha nagy az igény. A szivattyús víz egy jól tesztelt és kiforrott tárolási technológia, amelyet 1929 óta használnak az Egyesült Államokban. Ehhez azonban megfelelő tájakra és tározókra van szükség, amelyek lehetnek természetes tavak vagy mesterséges gátak építésével, hosszú hatósági engedélyeket igényelnek, végrehajtási idők és nagy induló tőke. Az energiaarbitázson kívül a szivattyús vízszolgáltatás a változó megújuló energiaforrásokat integráló szolgáltatásainak értéke nem valósul meg teljesen, ami meghosszabbíthatja a pénzügyi megtérülési időt. Ez néhány ok, amiért a közelmúltban nem épült szivattyús víz, annak ellenére, hogy a Szövetségi Energiaszabályozási Bizottsághoz benyújtott előzetes engedélyek és engedélyek iránti kérelmek nyilvánvalóak.
Elektrokémiai tárolás
Sokan ismerik az elektrokémiai akkumulátorokat, például a laptopokban és mobiltelefonokban találhatóakat. Amikor elektromos áramot táplálunk az akkumulátorba, az kémiai reakciót vált ki, és az energia tárolódik. Amikor az akkumulátor lemerül, ez a kémiai reakció megfordul, ami feszültséget hoz létre két elektromos érintkező között, aminek következtében áram folyik ki az akkumulátorból. Az akkumulátorcellák legelterjedtebb kémiája a lítium-ion, de egyéb gyakori lehetőségek közé tartoznak az ólom-savas, nátrium- és nikkelalapú akkumulátorok.
Hőenergia tárolás
A hőenergia-tárolás olyan technológiacsalád, amelyben folyadékot, például vizet vagy olvadt sót vagy más anyagot használnak hő tárolására. Ezt a hőtároló anyagot ezután egy szigetelt tartályban tárolják, amíg az energiára nincs szükség. Az energia felhasználható közvetlenül fűtésre és hűtésre, vagy felhasználható elektromos áram előállítására. A villamos energiára szánt hőenergia-tároló rendszerekben a hőt víz forralására használják fel. A keletkező gőz egy turbinát hajt meg, és ugyanazzal a berendezéssel állít elő elektromos energiát, mint a hagyományos villamosenergia-termelő állomásokon. A hőenergia tárolása hasznos a CSP üzemekben, amelyek a napfényt a vevőre fókuszálják a munkaközeg felmelegítésére. A szuperkritikus szén-dioxidot olyan munkafolyadékként kutatják, amely kihasználhatja a magasabb hőmérsékletet, és csökkentheti a termelő üzemek méretét.
Lendkerék tárolása
A lendkerék egy forgó tengelyhez erősített nehéz kerék. Az energia elhasználásával a kerék gyorsabban foroghat. Ezt az energiát úgy nyerhetjük ki, hogy a kereket egy elektromos generátorhoz csatlakoztatjuk, amely elektromágnesesség segítségével lelassítja a kereket és elektromos áramot termel. Bár a lendkerekek gyorsan képesek energiát adni, nem tudnak sok energiát tárolni.
Sűrített levegő tárolása
A sűrített levegős tárolórendszerek nagy tartályokból, például tartályokból vagy természetes képződményekből, például barlangokból állnak. A kompresszoros rendszer szivattyúzza az edényeket túlnyomásos levegővel. Ezután a levegőt fel lehet szabadítani, és egy elektromos áramot termelő turbinát meg lehet hajtani. A meglévő sűrített levegős energiatároló rendszerek gyakran használják fel a felszabaduló levegőt a földgáz energiaciklusának részeként villamos energia előállítására.
Napelemes tüzelőanyagok
A napenergiával új tüzelőanyagokat lehet előállítani, amelyek elégethetők (elégethetők), vagy energiatermelésre felhasználhatók, hatékonyan tárolva a napenergiát a kémiai kötésekben. A lehetséges üzemanyagok között a kutatók vizsgálják a hidrogént, amelyet a víz oxigénjétől való elválasztásával állítanak elő, valamint a metánt, amelyet hidrogén és szén-dioxid kombinálásával állítanak elő. A metán a földgáz fő összetevője, amelyet általában villamos energia előállítására vagy otthonok fűtésére használnak.
Virtuális tárhely
Az energiát a már meglévő eszközök használatának megváltoztatásával is tárolhatjuk. Például egy épület fűtése vagy hűtése a villamosenergia-igény várható csúcspontja előtt, az épület „tárolhatja” ezt a hőenergiát, így a nap folyamán nem kell áramot fogyasztania. Maga az épület termoszként működik a hideg vagy meleg levegő tárolásával. Hasonló eljárás alkalmazható a vízmelegítőkre is, hogy a keresletet a nap folyamán szétterítsék.
Végső soron a lakossági és kereskedelmi napenergia-felhasználók, valamint a közszolgáltatók és a nagyméretű napenergia-szolgáltatók egyaránt profitálhatnak napelemes plusz tárolórendszerek. Ahogy a kutatás folytatódik, és a napenergia és a tárolás költségei csökkennek, a szoláris és tárolási megoldások minden amerikai számára hozzáférhetőbbé válnak.
