Di halaman ini
Sistem penyimpanan energi listrik mengambil energi dari suplai listrik, menyimpannya dalam media penyimpanan, dan menyalurkan listrik di kemudian hari. Baterai adalah salah satunya. Teknologi lain menyimpan energi dalam bentuk air yang dinaikkan, udara terkompresi, massa berputar, medan listrik atau magnet, panas, atau bahan bakar buatan. Kegunaannya tergantung pada daya, durasi, dan kondisi operasi yang dibutuhkan.
Perbedaan utamanya adalah keluarannya: peralatan yang mengembalikan listrik melakukan pekerjaan yang berbeda dari peralatan yang memasok panas atau pendinginan yang tersimpan. Keduanya dapat membantu mengelola permintaan listrik, tetapi keduanya bukan sumber daya cadangan yang dapat dipertukarkan.
Jenis Sistem Penyimpanan Energi Listrik
Gunakan tabel untuk mengidentifikasi bentuk energi tersimpan terlebih dahulu, kemudian periksa peralatan konversi dan batasan lokasi. Ini adalah peta teknologi, bukan peringkat sistem yang secara universal lebih baik atau lebih buruk.
| Teknologi | Di mana energi disimpan | Bagaimana listrik dipulihkan | Tugas yang berguna dan kondisi pembatas |
|---|---|---|---|
| Sistem penyimpanan energi baterai (BESS) | Reaksi elektrokimia dalam sel atau elektrolit baterai aliran | Pelepasan menghasilkan arus searah (DC); peralatan konversi memasok keluaran yang diperlukan | Bangunan, industri, dan penyimpanan jaringan; kimia, manajemen termal, dan kapasitas yang dapat digunakan penting |
| Pembangkit listrik tenaga air tersimpan | Potensi gravitasi air yang ditinggikan | Air mengalir melalui turbin-generator | Proyek pergeseran energi skala besar; elevasi yang sesuai, reservoir, dan perizinan sangat penting |
| Penyimpanan energi udara terkompresi (CAES) | Udara bertekanan, dengan manajemen termal tergantung pada desain | Udara yang mengembang menggerakkan generator melalui mesin yang sesuai | Penyimpanan energi tergantung lokasi; beberapa siklus juga mengonsumsi bahan bakar selama pengosongan |
| Penyimpanan roda gila | Energi kinetik massa berputar | Motor-generator mengekstrak energi saat rotor melambat | Pertukaran daya dan siklus cepat; penahanan, kerugian, dan rentang kecepatan yang dapat digunakan membatasi kemampuan |
| Kapasitor dan superkapasitor | Muatan tersimpan; perilaku superkapasitor bergantung pada teknologi elektroda | Elektronika daya mengekstrak energi saat tegangan turun | Pertukaran daya tinggi dan singkat; densitas energi dan pengosongan mandiri membatasi pengiriman yang berkepanjangan |
| Penyimpanan energi magnet superkonduktor (SMES) | Medan magnet yang terkait dengan arus dalam kumparan superkonduktor | Peralatan konversi mentransfer energi ke sistem kelistrikan | Tugas respons cepat khusus; peralatan kriogenik adalah bagian dari sistem |
| Penyimpanan termal dengan pemulihan listrik | Panas dalam bahan penyimpanan | Mesin panas atau siklus konversi lainnya menghasilkan listrik | Aplikasi panas-ke-daya; tangki material panas saja bukanlah sistem keluaran listrik |
| Penyimpanan listrik berbasis hidrogen | Energi kimia hidrogen yang diproduksi menggunakan listrik | Sel bahan bakar atau generator yang sesuai mengubah bahan bakar kembali menjadi listrik | Penyimpanan yang diperluas di mana rantai konversi penuh sesuai dengan lokasi; produksi hidrogen saja tidak memberikan pelepasan listrik |
Pengelompokan ini mengikuti bentuk penyimpanan yang dijelaskan oleh Departemen Energi AS (DOE) dalam tinjauan teknologi energi terdistribusi dan mekanisme yang ditinjau dalam Tinjauan Teknologi Penyimpanan Listrik. U.S. Energy Information Administration (EIA) gambaran umum penyimpanan listrik menjelaskan jalur pengembalian listrik komersial dan operasi udara terkompresi berbantuan bahan bakar. Sumber-sumber ini menjelaskan teknologi, bukan sertifikasi instalasi tertentu.
Ilustrasi menunjukkan bentuk energi tersimpan, bukan diagram pengkabelan atau skala peralatan relatif. Penyimpanan termal memerlukan jalur pemulihan listrik terpisah ketika listrik adalah keluaran yang dibutuhkan.
EES, EESS, ESS dan BESS: Arti Istilahnya
ESS berarti sistem penyimpanan energi dan merupakan istilah umum yang luas. EES berarti penyimpanan energi listrik; EESS juga digunakan untuk sistem penyimpanan energi listrik. BESS (Sistem Penyimpanan Energi Baterai) mengidentifikasi subset berbasis baterai. Sistem baterai adalah ESS, tetapi ESS tidak harus berisi baterai.
Komisi Elektroteknik Internasional IEC 62933-1:2024 menyediakan kosakata untuk sistem EES yang terhubung ke jaringan yang mengambil listrik dari sistem tenaga, menyimpan energi secara internal, dan mengembalikan listrik. Pengisian dan pengosongan dapat melibatkan konversi. Cakupan tersebut lebih sempit daripada setiap produk yang dipasarkan secara santai sebagai “sistem penyimpanan energi,” termasuk sistem yang keluaran akhirnya adalah panas atau bahan bakar yang dijual untuk penggunaan lain.
Untuk rak baterai, manajemen baterai, dan konversi daya secara lebih mendalam, gunakan panduan sistem penyimpanan energi baterai. Peta teknologi di atas tetap berguna saat memutuskan apakah tugas tersebut adalah penyimpanan baterai sama sekali.
Apakah Penyimpanan Termal Merupakan Sistem Penyimpanan Energi Listrik?
Tidak secara otomatis. Instalasi penyimpanan es dapat memindahkan konsumsi pendingin dari periode puncak dan memasok pendinginan nanti. Ini tidak selalu menghasilkan listrik selama pengosongan. Demikian pula, tangki air panas dapat menyimpan panas yang berguna tanpa generator.
Penyimpanan termal dapat mendukung produksi listrik ketika panas yang tersimpan memberi daya pada siklus konversi daya. Pembangkit listrik tenaga surya-termal dapat mengisi daya penyimpanan tersebut langsung dari sinar matahari daripada listrik, sehingga sumber pengisian daya juga penting. Penjelasan surya dan penyimpanan DOE membedakan pemanasan atau pendinginan langsung dari penyimpanan termal yang digunakan untuk menghasilkan listrik.
Ajukan dua pertanyaan saat membaca spesifikasi: Apa yang mengisi daya penyimpanan, dan apa yang keluar darinya selama pengosongan? Ini mencegah tindakan penghematan energi disalahartikan sebagai sumber yang mampu memberi daya pada beban kelistrikan.
Cara Kerja Sistem Penyimpanan Listrik
Ada tiga tahap fungsional: mengisi media penyimpanan, mempertahankan energi, dan mengeluarkan daya melalui peralatan yang dibutuhkan oleh beban atau jaringan. Kerugian konversi dan konsumsi tambahan berarti energi listrik yang dipulihkan tidak identik dengan energi pengisian daya.
Peralatan fisiknya bervariasi. Pembangkit listrik tenaga air menggunakan mesin hidrolik; roda gila menggunakan motor-generator; sistem baterai yang terhubung ke arus bolak-balik (AC) umumnya menggunakan konversi daya dua arah. Mereka berbagi urutan transfer energi, bukan tata letak kabinet yang identik.
Ini adalah Contoh baterai yang terhubung AC, bukan susunan ESS universal. Panah solid mewakili pertukaran daya fungsional; jalur putus-putus mewakili kontrol. Proteksi, isolasi, pembumian, dan perkabelan terminal sengaja dihilangkan dan harus dirancang secara terpisah.
Daya, Energi, dan Durasi Adalah Peringkat yang Berbeda
Daya, dalam kilowatt (kW) atau megawatt (MW), menggambarkan laju pengiriman atau penyerapan listrik. Energi, dalam kilowatt-jam (kWh) atau megawatt-jam (MWh), menggambarkan kuantitas yang terakumulasi dari waktu ke waktu. Kapasitas energi yang besar tidak menetapkan bahwa konverter dapat menghidupkan motor besar, dan peringkat daya yang tinggi tidak menetapkan jam otonomi.
Untuk beban konstan, perkiraan durasi awal adalah:
Durasi (h) = energi output yang dapat digunakan (kWh) / daya beban (kW)
Ilustrasi input pada batas output AC:
Energi yang dikirimkan yang dapat digunakan = 100 kWh
Beban AC konstan = 25 kW
Durasi = 100 / 25 = 4 jamDi sini, “energi yang dikirimkan yang dapat digunakan” sudah memperhitungkan cadangan operasi yang diasumsikan, kerugian konversi, dan konsumsi tambahan pada batas yang dinyatakan. Jangan mengurangi tunjangan yang sama dua kali. Ini adalah ilustrasi aritmatika, bukan waktu jalan VIOX yang terukur atau desain cadangan yang lengkap.
Jika 100 kWh yang dikutip malah merupakan kapasitas baterai nominal, empat jam tidak dapat diasumsikan. Tetapkan jendela status pengisian daya yang diizinkan, kondisi suhu dan penuaan, kerugian konversi, tambahan, dan profil beban aktual. Periksa daya berkelanjutan dan lonjakan secara terpisah. Istilah peringkat baterai lanjutan termasuk dalam panduan penyimpanan kWh, MWh, dan MW.
Waktu respons adalah parameter lain. Seberapa cepat suatu sistem mengubah daya berbeda dengan berapa lama daya tersebut dapat dipertahankan. DOE's penilaian superkapasitor menggambarkan pertukaran ini: pengisian daya cepat dan daya spesifik tinggi tidak menyiratkan kapasitas energi tinggi untuk pengosongan yang berkepanjangan.
Sesuaikan Teknologi Penyimpanan dengan Tugasnya
Mulailah dengan layanan kelistrikan yang dibutuhkan, bukan material penyimpanan pilihan.
| Tugas yang dibutuhkan | Karakteristik yang harus ditetapkan | Apa yang dapat menyingkirkan teknologi yang menjanjikan |
|---|---|---|
| Geser pembangkitan energi terbarukan ke periode berikutnya | Energi yang dapat digunakan, peluang pengisian daya, dan keluaran berkelanjutan | Jendela pengisian daya yang tidak mencukupi, kerugian retensi, atau profil pelepasan yang tidak sesuai |
| Mengurangi puncak permintaan fasilitas | Keluaran kW dan durasi puncak yang lengkap | Daya konverter di bawah puncak, energi yang dapat digunakan tidak mencukupi, atau ekonomi tarif dan siklus yang tidak menguntungkan |
| Memberikan dukungan daya yang cepat | Respons, siklus berulang, dan energi pulsa yang dibutuhkan | Perangkat cepat yang kehabisan energi sebelum acara berakhir |
| Mendukung beban selama pemadaman | Mode operasi yang didukung, daya beban, dan otonomi | Sistem yang terhubung ke jaringan yang tidak dapat membangun pasokan terisolasi yang aman |
| Menyimpan energi untuk periode yang lama | Retensi, kelayakan lokasi, dan rantai pemulihan lengkap | Pemakaian sendiri, geografi yang tidak sesuai, kendala penanganan bahan bakar, atau permintaan tambahan yang berlebihan |
Misalnya, kemampuan untuk memindahkan energi selama beberapa jam dan kemampuan untuk merespons gangguan singkat adalah tujuan desain yang berbeda. EIA menjelaskan penggunaan penyimpanan pada skala waktu yang berbeda ini; kemampuan proyek tertentu masih bergantung pada peralatan dan kontrolnya.
Cadangan membutuhkan lebih dari sekadar energi yang tersimpan. Instalasi harus mendukung pemisahan pulau yang disengaja atau arsitektur cadangan lain yang disetujui, terpisah dengan aman dari utilitas jika diperlukan, dan memasok beban yang dituju. Panduan microgrid DOE menjelaskan operasi otonom dan bahaya pemisahan pulau yang tidak terkontrol. Jangan berasumsi baterai yang terhubung ke jaringan akan menjaga bangunan tetap berenergi selama pemadaman.
Peran Perlindungan Listrik
Untuk instalasi baterai, media penyimpanan, peralatan konversi, dan distribusi kelistrikan memiliki kebutuhan perlindungan yang berbeda. Manajemen baterai memantau dan mengontrol kondisi baterai; perlindungan sirkuit dan isolasi juga harus menangani konduktor, sumber gangguan, dan jalur daya yang lengkap.
Perangkat protektif DC kandidat memerlukan peringkat tegangan DC yang benar, kemampuan interupsi, peringkat arus, dan kesesuaian perkabelan untuk sirkuit tersebut. Perilaku gangguan baterai dan konverter harus ditetapkan dari dokumentasi sistem. Yang panduan pemutus sirkuit DC menjelaskan mengapa peringkat AC saja tidak cukup sebagai bukti untuk aplikasi DC.
Pemeriksaan komponen ini tidak membuktikan bahwa sistem penyimpanan yang lengkap memenuhi persyaratan keselamatan kebakaran, interkoneksi, instalasi, atau perakitan. Rincian sistem baterai juga tidak berlaku secara otomatis untuk peralatan pompa hidrolik, termal, atau hidrogen.
Setelah arsitektur sistem ditetapkan, VIOX komponen proteksi PV surya dan penyimpanan energi memberikan titik awal evaluasi komponen yang relevan. Lakukan pemilihan berdasarkan dokumentasi sistem aktual dan persyaratan pasar tujuan, bukan hanya akronim ESS.
