Bu sayfada
Elektrik enerjisi depolama sistemleri, bir elektrik kaynağından enerji alır, bunu bir depolama ortamında tutar ve daha sonra elektrik teslim eder. Piller bir türdür. Diğer teknolojiler enerjiyi yükseltilmiş suda, basınçlı havada, dönen kütlelerde, elektrik veya manyetik alanlarda, ısıda veya üretilmiş yakıtlarda depolar. Faydalılıkları gereken güç, süre ve çalışma koşullarına bağlıdır.
Temel ayrım çıkışıdır: Elektriği geri besleyen ekipman, depolanmış ısı veya soğutma sağlayan ekipmandan farklı bir işlev görür. Her ikisi de elektrik talebini yönetmeye yardımcı olabilir, ancak yedek güç kaynakları olarak birbirinin yerine kullanılamazlar.
Elektriksel Enerji Depolama Sistemlerinin Türleri
Önce depolanmış enerji biçimini belirlemek için tabloyu kullanın, ardından dönüştürme ekipmanını ve saha kısıtlamalarını kontrol edin. Bu, evrensel olarak daha iyi veya daha kötü sistemlerin bir sıralaması değil, bir teknoloji haritasıdır.
| Teknoloji | Enerjinin depolandığı yer | Elektriğin nasıl geri kazanıldığı | Faydalı görev ve sınırlayıcı koşul |
|---|---|---|---|
| Batarya enerji depolama sistemi (BESS) | Hücrelerdeki veya akışlı pil elektrolitlerindeki elektrokimyasal reaksiyonlar | Deşarj doğru akım (DC) üretir; dönüştürme ekipmanı gerekli çıktıyı sağlar | Bina, endüstriyel ve şebeke depolama; kimya, termal yönetim ve kullanılabilir kapasite önemlidir |
| Pompalı depolamalı hidroelektrik | Yükseltilmiş suyun yerçekimsel potansiyeli | Su bir türbin-jeneratörden akar | Büyük enerji kaydırma projeleri; uygun yükseklik, rezervuarlar ve izinler esastır |
| Sıkıştırılmış hava enerji depolama (CAES) | Basınçlı hava, tasarıma bağlı termal yönetim ile | Genişleyen hava, uygun makine aracılığıyla bir jeneratörü çalıştırır | Siteye bağlı enerji depolama; bazı döngüler deşarj sırasında yakıt tüketir |
| Volan depolama | Dönen bir kütlenin kinetik enerjisi | Bir motor-jeneratör, rotor yavaşlarken enerjiyi çeker | Hızlı güç değişimleri ve döngüler; muhafaza, kayıplar ve kullanılabilir hız aralığı kapasiteyi sınırlar |
| Kapasitörler ve süperkapasitörler | Depolanmış yük; süperkapasitör davranışı elektrot teknolojisine bağlıdır | Güç elektroniği, voltaj düştükçe enerjiyi çeker | Kısa, yüksek güçlü değişimler; enerji yoğunluğu ve kendi kendine deşarj, uzun süreli teslimatı sınırlar |
| Süperiletken manyetik enerji depolama (SMES) | Süperiletken bir bobindeki akımla ilişkili manyetik alan | Dönüştürme ekipmanı enerjiyi elektrik sistemine aktarır | Özel hızlı yanıt görevleri; kriyojenik ekipman sistemin bir parçasıdır |
| Elektriksel geri kazanımlı termal depolama | Depolama malzemesindeki ısı | Bir ısı motoru veya başka bir dönüştürme döngüsü elektrik üretir | Isıya güç uygulamaları; sıcak malzemenin tek başına bir tankı elektrik çıkış sistemi değildir |
| Hidrojen bazlı elektrik depolama | Elektrik kullanılarak üretilen hidrojenin kimyasal enerjisi | Bir yakıt hücresi veya uygun bir jeneratör, yakıtı tekrar elektriğe dönüştürür | Tam dönüşüm zincirinin sahaya uygun olduğu genişletilmiş depolama; yalnızca hidrojen üretimi elektrik deşarjı sağlamaz |
Bu gruplandırma, ABD Enerji Bakanlığı (DOE) tarafından açıklanan depolama biçimlerini ve dağıtılmış enerji teknolojisi genel bakışını takip etmektedir ve bunun incelediği mekanizmaları takip etmektedir Elektrik Depolama Teknolojisi İncelemesi. ABD Enerji Bilgi İdaresi (EIA) elektrik depolama genel bakışı ticari elektrik geri dönüş yollarını ve yakıt destekli basınçlı hava operasyonunu açıklar. Bu kaynaklar teknolojileri tanımlar, belirli bir kurulumun sertifikasyonunu değil.
İllüstrasyon, depolanmış enerji biçimlerini gösterir, bir kablolama şeması veya göreceli ekipman ölçeğini değil. Termal depolama, elektrik gerekli çıktı olduğunda ayrı bir elektrik geri kazanım yolu gerektirir.
EES, EESS, ESS ve BESS: Terimlerin Anlamları
ESS enerji depolama sistemi anlamına gelir ve geniş bir şemsiye terimdir. EES elektrik enerjisi depolama anlamına gelir; EESS elektrik enerjisi depolama sistemleri için de kullanılır. BESS (Batarya Enerji Depolama Sistemleri) batarya tabanlı alt kümeyi tanımlar. Bir batarya sistemi bir ESS'dir, ancak bir ESS batarya içermek zorunda değildir.
Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun IEC 62933-1:2024 bir güç sisteminden elektrik alan, enerjiyi dahili olarak depolayan ve elektrik geri veren şebekeye bağlı EES sistemleri için kelime dağarcığı sağlar. Şarj etme ve deşarj etme dönüşüm içerebilir. Bu kapsam, nihai çıktısı ısı veya başka bir kullanım için satılan bir yakıt olan sistemler de dahil olmak üzere, rastgele “enerji depolama sistemi” olarak pazarlanan her şeyden daha dardır.
Batarya rafları, batarya yönetimi ve güç dönüşümü hakkında daha fazla bilgi için batarya enerji depolama sistemleri kılavuzuna bakınız. Yukarıdaki teknoloji haritası, görevin pil depolama olup olmadığına karar verirken faydalı olmaya devam etmektedir.
Termal Depolama Bir Elektrik Enerjisi Depolama Sistemi midir?
Otomatik olarak değil. Bir buz depolama ünitesi, soğutucu tüketimini zirve bir dönemden uzaklaştırabilir ve daha sonra soğutma sağlayabilir. Boşaltma sırasında mutlaka elektrik üretmez. Benzer şekilde, bir sıcak su kazanı, herhangi bir jeneratör olmadan faydalı ısı depolayabilir.
Termal depolama, depolanan ısının bir güç dönüştürme döngüsünü beslemesi durumunda elektrik üretimini destekleyebilir. Güneş-termal santraller, bu depolamayı doğrudan güneş ışığından ziyade elektrikten şarj edebilir, bu nedenle şarj kaynağı da önemlidir. DOE'nin güneş ve depolama açıklaması doğrudan ısıtma veya soğutmayı, elektrik üretmek için kullanılan termal depolamadan ayırır.
Bir şartnameyi okurken iki soru sorun: Depoyu ne şarj eder ve deşarj sırasında ne ayrılır? Bu, enerji tasarrufu önleminin elektrik yüklerini besleyebilecek bir kaynakla karıştırılmasını önler.
Bir Elektrik Depolama Sistemi Nasıl Çalışır
Üç işlevsel aşama vardır: depolama ortamını şarj etme, enerjiyi tutma ve yük veya şebeke tarafından gerekli olan ekipman aracılığıyla deşarj etme. Dönüşüm kayıpları ve yardımcı tüketim, geri kazanılan elektriksel enerjinin şarj enerjisiyle aynı olmadığı anlamına gelir.
Fiziksel ekipman değişiklik gösterir. Pompalanan hidroelektrik, hidrolik makineler kullanır; volan bir motor-jeneratör kullanır; alternatif akıma (AC) bağlı bir pil sistemi yaygın olarak çift yönlü güç dönüşümü kullanır. Enerji aktarım dizisini paylaşırlar, aynı kabin düzenini değil.
Bu, AC bağlı pil örneği, evrensel bir ESS düzenlemesi değildir. Katı oklar işlevsel güç değişimini temsil eder; kesikli yollar kontrolü temsil eder. Koruma, izolasyon, topraklama ve terminal kablolaması kasıtlı olarak atlanmıştır ve ayrı olarak tasarlanmalıdır.
Güç, Enerji ve Süre Farklı Değerlendirmelerdir
Kilovat (kW) veya megavat (MW) cinsinden güç, elektriksel teslimat veya emilim oranını açıklar. Enerji, kilowatt-saat (kWh) veya megawatt-saat (MWh) cinsinden, zamanla birikmiş bir miktarı tanımlar., Büyük bir enerji kapasitesi, dönüştürücünün büyük bir motoru çalıştırabileceğini göstermez ve yüksek bir güç değeri, saatlerce özerklik sağlamaz.
Sabit bir yük için ilk bir süre tahmini şöyledir:
Süre (h) = kullanılabilir çıkış enerjisi (kWh) / yük gücü (kW)
AC çıkış sınırındaki örnek girdiler:
Kullanılabilir teslim edilen enerji = 100 kWh
Sabit AC yükü = 25 kW
Süre = 100 / 25 = 4 hBurada, “kullanılabilir teslim edilen enerji” belirtilen sınırdaki varsayılan işletme yedeklerini, dönüşüm kayıplarını ve yardımcı tüketimi zaten hesaba katmaktadır. Aynı ödenekleri ikinci kez düşmeyin. Bu aritmetik bir örnektir, ölçülmüş bir VIOX çalışma süresi veya eksiksiz bir yedek tasarım değildir.
Eğer belirtilen 100 kWh bunun yerine nominal pil kapasitesi ise, dört saat varsayılamaz. İzin verilen şarj durumu penceresini, sıcaklık ve yaşlanma koşullarını, dönüşüm kayıplarını, yardımcıları ve gerçek yük profilini belirleyin. Sürekli ve ani güçleri ayrı ayrı kontrol edin. Gelişmiş pil derecelendirme terimleri şunlarda yer alır: kWh, MWh ve MW depolama kılavuzu.
Tepki süresi başka bir parametredir. Bir sistemin gücü ne kadar hızlı değiştirdiği, o gücü ne kadar süreyle sürdürebileceğinden farklıdır. DOE'nin süperkapasitör değerlendirmesi bu değiş tokuşu göstermektedir: hızlı şarj ve yüksek özgül güç, uzun süreli deşarj için yüksek enerji kapasitesi anlamına gelmez.
Depolama Teknolojisini Göreve Uygun Hale Getirin
Tercih edilen bir depolama malzemesiyle değil, gereken elektrik hizmetiyle başlayın.
| Gereken görev | Belirlenecek özellik | Aksi takdirde umut verici bir teknolojiyi ne eleyebilir |
|---|---|---|
| Yenilenebilir üretimi daha sonraki bir döneme kaydır | Kullanılabilir enerji, şarj fırsatı ve sürekli çıkış | Yetersiz şarj penceresi, tutma kayıpları veya uyumsuz deşarj profili |
| Bir tesisin talep zirvesini azaltın | Çıkış kW ve zirvenin tam süresi | Dönüştürücü gücü zirvenin altında, yetersiz kullanılabilir enerji veya elverişsiz tarife ve döngü ekonomisi |
| Hızlı güç desteği sağlayın | Tepki, tekrarlanan döngü ve gerekli darbe enerjisi | Olay bitmeden enerjisi tükenen hızlı bir cihaz |
| Kesinti sırasında yüklere destek olmak | Desteklenen çalışma modu, yük gücü ve özerklik | Güvenli bir ada beslemesi kuramayan şebekeye bağlı bir sistem |
| Enerjiyi uzun süreler boyunca depolamak | Muhafaza, saha fizibilitesi ve tam kurtarma zinciri | Kendi kendine deşarj, uygun olmayan coğrafya, yakıt taşıma kısıtlamaları veya aşırı yardımcı talep |
Örneğin, enerjiyi birkaç saat boyunca taşıma yeteneği ve kısa süreli bir bozulmaya yanıt verme yeteneği farklı tasarım hedefleridir. EIA, depolama kullanımını bu farklı zaman ölçeklerinde tanımlar; belirli bir projenin yeteneği hala ekipmanına ve kontrollerine bağlıdır.
Yedekleme, depolanan enerjiden daha fazlasını gerektirir. Kurulum, amaçlanan yüklere güvenli bir şekilde hizmet ederken, gerektiğinde şebekeden güvenli bir şekilde ayrılmış olarak, kasıtlı ada modunu veya onaylanmış başka bir yedek mimariyi desteklemelidir. DOE'nin mikroşebeke kılavuzu hem otonom çalışmayı hem de kontrolsüz ada modunun tehlikelerini açıklar. Bir şebekeye bağlı pilin kesinti sırasında bir binayı enerjili tutacağını varsaymayın.
Elektriksel Korumanın Yeri
Bir pil kurulumu için depolama ortamı, dönüştürme ekipmanı ve elektrik dağıtımı farklı koruma ihtiyaçlarına sahiptir. Pil yönetimi, pil koşullarını izler ve kontrol eder; devre koruması ve izolasyonu ayrıca iletkenleri, arıza kaynaklarını ve tüm güç yolunu ele almalıdır.
Aday bir DC koruyucu cihazın, o devre için doğru DC voltaj derecesine, kesme kapasitesine, akım derecesine ve kablolama uygunluğuna sahip olması gerekir. Pil ve dönüştürücü arıza davranışı, sistem belgelerinden belirlenmelidir. Bu DC devre kesici kılavuzu sadece AC derecesinin bir DC uygulaması için yeterli bir kanıt olmadığını açıklar.
Bu bileşen kontrolleri, eksiksiz depolama sisteminin yangın güvenliği, ara bağlantı, kurulum veya montaj gereksinimlerini karşıladığını kanıtlamaz. Ayrıca pil sistemi ayrıntıları, pompalanan hidro, termal veya hidrojen ekipmanları için otomatik olarak geçerli değildir.
Sistem mimarisi oluşturulduktan sonra, VIOX'un güneş PV ve enerji depolama koruma bileşenleri ilgili bir bileşen değerlendirme başlangıç noktası sağlar. Yalnızca ESS kısaltmasına değil, gerçek sistem belgelerine ve hedef pazar gereksinimlerine göre seçim yapın.
