Metody magazynowania energii elektrycznej

Overview on electric energy storage technologies
Liczba cykli w życiu baterii litowo-jonowej w zależności od sposobu jej użytkowania
Liczba cykli w życiu baterii litowo-jonowej w zależności od sposobu jej użytkowania
rys. IEEE Transactions On Smart Grid, marzec 2018

Wraz z rozwojem energetyki wiatrowej i słonecznej znaczenia nabierają elektrochemiczne magazyny energii elektrycznej. Wiodąca jest technologia litowo-jonowa, rozwijane są też baterie sodowe i przepływowe do zastosowań komercyjnych. Wykorzystanie magazynów energii przez odbiorcę końcowego może przynieść korzyści finansowe, ale wymaga optymalizacji profilu poboru energii poprzez odpowiednie zarządzanie pracą magazynu.

streszczenie

W artykule dokonano przeglądu dostępnych magazynów energii elektrycznej, z naciskiem na magazyny bateryjne. Opisano w nim oferowane technologie, ich przeznaczenie oraz wykorzystanie na świecie oraz w Polsce.



abstract

This article provides a brief overview of the energy storage solutions currently available on the market, focusing mostly on battery storage. The article describes the available technologies, their purpose and use in the world and in Poland.

Na przestrzeni ostatnich lat dokonuje się głęboka transformacja energetyczna. Technologie oparte głównie na spalaniu paliw kopalnych, takich jak gaz, węgiel i ropa, są zastępowane przez odnawialne źródła energii (OZE). Rządy wielu krajów ustanowiły prawa i regulacje mające na celu przyspieszenie tych zmian. Szczególnie duży nacisk na nie kładą kraje rozwinięte. W 2019 roku udział OZE w globalnej produkcji energii elektrycznej wzrósł do rekordowej wartości (10,4%) i po raz pierwszy wyprzedził udział energii jądrowej. Europa jest światowym liderem pod względem wykorzystania OZE w produkcji energii elektrycznej, z wynikiem 20,9%, co stanowi dwukrotność światowej średniej. Na rys. 1a przedstawiono globalną produkcję energii elektrycznej z podziałem na źródło, a na rys. 1b udział OZE w produkcji energii elektrycznej z podziałem na regiony.


Rys. 1. a) Światowa produkcja energii elektrycznej z podziałem na źródło; b) Udział odnawialnych źródeł energii (OZE) w produkcji energii elektrycznej z podziałem na regiony (w procentach); rys. BP Statistical Review of World Energy, 2020

Niektóre odnawialne źródła energii, szczególnie czerpiące ją bezpośrednio z wiatru i słońca, są nieprzewidywalne i niestabilne ze względu na zmienne warunki pogodowe oraz zależność od pory dnia. W celu wyeliminowania tych mankamentów stosuje się magazynowanie energii elektrycznej wyprodukowanej w sprzyjających warunkach.

Magazynowanie energii

Magazyny energii towarzyszą człowiekowi od setek lat. Występowały najczęściej pod postacią zbiorników retencyjnych na wodę o różnych rozmiarach. Ten rodzaj jest również najbardziej rozpowszechniony wśród magazynów służących do pozyskania energii elektrycznej. Udział elektrowni szczytowo-pompowych w światowych magazynach energii elektrycznej wynosi 92,6%. Na drugim miejscu znajdują się elektrochemiczne magazyny energii, stanowiące ponad 5%. Z uwagi na gwałtowny rozwój branży udział tych technologii będzie z pewnością wzrastał. Pozostałe technologie, takie jak stopione sole, magazyny ze sprężonym lub skroplonym powietrzem oraz koła zamachowe, mają niewielki udział w globalnym wykorzystaniu i to właśnie elektrochemiczne magazyny energii mogą liczyć na największy rozwój. Bardziej wnikliwa analiza dowodzi, że technologia litowo-jonowa jest w tym przypadku wiodąca, a jej udział wynosi niemal 90%. Na uwagę zasługują baterie sodowe oraz przepływowe, które pomimo wad wynikających z charakterystyki pracy i gabarytów są obecnie intensywnie rozwijane jako zamienniki technologii litowo-jonowej. Dane te ilustruje rys. 2.


Rys. 2. Udział poszczególnych technologii magazynowania energii w skali światowej; rys. CNESA Global Energy Storage Market Analysis, 28 maja 2020

Baterie litowo-jonowe są najbardziej popularne, gdyż dysponują największą gęstością energii w porównaniu do ogniw kwasowo-ołowiowych lub niklowo-kadmowych. Daje to możliwość zmagazynowania większej ilości energii w mniejszym i lżejszym opakowaniu. Jest to szczególnie ważne w samochodach elektrycznych, gdyż redukcja masy pojazdu przy zachowaniu tej samej lub większej pojemności baterii przyczynia się do zwiększenia zasięgu auta. W dobie miniaturyzacji sprzętu elektronicznego mniejsze oraz lżejsze baterie wpływają również istotnie na współczesne projekty urządzeń. Zastosowanie baterii litowo-jonowych staje się też bardziej opłacalne. Ich ceny stale spadają, co można zaobserwować na rys. 3.


Rys. 3. Ceny baterii litowo-jonowych w 2018 roku [dol./kWh]; rys. BloombergNEF

Spadające ceny baterii litowo-jonowych powodują redukcję cen magazynów energii, co czyni je bardziej dostępnymi zarówno dla osób fizycznych, jak i przedsiębiorstw. Według BloombergNEF taka tendencja będzie się utrzymywać przez najbliższe lata, dzięki czemu magazynów energii będzie przybywać, gdyż coraz więcej osób i firm będzie mogło sobie na nie pozwolić.

Czytaj też: Kogeneracja – czy i komu się opłaca? >>

Wciąż trwają prace nad polepszeniem właściwości oraz zwiększeniem bezpieczeństwa baterii litowo-jonowych. Naukowcy starają się przede wszystkim wydłużyć żywotność baterii, by były one bardziej wydajne i nie generowały zbyt szybko dodatkowych kosztów związanych z ich wymianą na nowy pakiet. Obecnie baterie mogą wytrzymać w sprzyjających warunkach około 8500 cykli ładowania i rozładowania (rys. 4). Widać również, że żywotność baterii zależy od wielu czynników, wśród których głównymi są poziom rozładowania i naładowania, między jakimi bateria wykonuje pracę, oraz temperatura, przy jakiej działa magazyn energii. Dzięki coraz dokładniejszym systemom sterowania pracą baterii ich bezpieczeństwo jest coraz większe. Systemy te czuwają nad odpowiednim sposobem ładowania magazynu, a także jego rozładowywania, aby nie przepływały przez niego zbyt duże prądy oraz by nie dopuścić do przeładowania ogniw, co mogłoby się skończyć pożarem.


Rys. 4. Liczba cykli w życiu baterii litowo-jonowej w zależności od sposobu jej użytkowania; rys. IEEE Transactions On Smart Grid, marzec 2018

Najszerzej dostępne małe komercyjne magazyny energii mają pojemność od ok. 2 do ok. 20 kWh. Ich koszt waha się w granicach od kilku do kilkudziesięciu tysięcy złotych i zależy od szeregu parametrów, które przedstawiono w tabeli 1. Wszystkie wyszczególnione akumulatory są przystosowane do współpracy z instalacjami fotowoltaicznymi. Przykładowe produkty znaleziono w trakcie przeglądu ofert dostępnych na rynku polskim. Wyjątkiem jest pierwsza pozycja w tabeli, która pokazuje produkt zaoferowany bezpośrednio przez konsultanta chińskiej firmy, z którą autorzy nawiązali kontakt podczas poszukiwania informacji cenowych i specyfikacji przykładowych magazynów energii. Na podstawie tego zestawienia widać również, że większość firm oferuje różne rozmiary instalacji, w zależności od potrzeb klienta. Pokazano najmniejszy i największy przedstawiany wariant. Nie wszyscy producenci podali, jak obliczona została liczba cykli dla ich produktu. W specyfikacji technicznej zazwyczaj podaje się wartość dla spadku pojemności baterii o 20%, lecz w niektórych przypadkach stosuje się próg 50%. Komórki, dla których nie udało się znaleźć danych, zostały opatrzone skrótem NP (nie podano). Wszystkie zaprezentowane produkty opierają się na technologii litowo-jonowej. Jeśli porówna się je według współczynnika zł/kWh, można zaobserwować duży rozrzut cenowy. Może to wynikać z faktu, że rynek polski dla tego typu sprzętu jest jeszcze młody i obserwowana jest stosunkowo mała konkurencyjność oraz indywidualność projektów. Według deklaracji firm wykonawczych koszt baterii stanowi ok. 50% kosztów inwestycji. Schemat ideowy typowej instalacji z bateryjnym magazynem energii pokazano na rys. 5.


Rys. 5. Ogólny schemat instalacji z bateryjnym magazynem energii, na podst. [6]

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[magazyny energii elektrycznej, baterie energii elektrycznej, magazynowanie energii z instalacji fotowoltaicznych, magazynowanie energii, energetyka wiatrowa, technologia litowo-jonowa]

   30.09.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowe kotły gazowe
  • - Retencja wód opadowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl