Побољшање поузданости и отпорности мреже помоћу решења за складиштење енергије

Како решења за складиштење енергије у мрежи побољшавају поузданост и отпорност мреже

Системи за складиштење енергије функционишу отприлике као амортизери у данашњим електричним мрежама, одмах реагујући када дође до пада напона или кварова на опреми. Ови системи одржавају фреквенцију регулисаном прилично близу стандардних 60 или 50 Hz, обично у оквиру око пола херца у оба смера. Ово је важно јер без такве контроле већ смо имали великих проблема кад су се мали проблеми претворили у масовне прекиде напона који су истовремено погодили више држава. Она што чини ова решења за складиштење толико вредним јесте њихова способност да у децималним деловима секунде враћају струју у систем, што значајно помаже у стабилизацији целокупне мреже. У тренуцима када дође до проблема у мрежи, ова могућност брзе реакције постаје апсолутно неопходна како би болнице, службе хитне помоћи и друге важне операције могле непрекидно да раде.

Интеграција складиштења енергије са изворима обновљиве енергије ради стабилног снабдевања

Складиштење енергије функционише изузетно добро у комбинацији са соларним панелима и ветротурбинама, јер се обновљиви извори прилично често мењају током дана, заправо око 70% времена. Електричне компаније могу да наставе да нуде електричну енергију без коришћења јединица на угаљ или гас као резервне изворе, што је посебно важно ноћу када зађе сунце или када неколико дана заредом нема ветра. Складиштена енергија попуњава те празнине где долази до смањења производње, тако да људи и даље имају поуздан приступ струји из утичница. Ово омогућава већи удео чисте енергије у нашој електричној мрежи уопште, нешто за шта еколошке организације се боре већ годинама.

Услуге складиштења енергије, као што су смањење вршних оптерећења и балансирање оптерећења – објашњено

• Смањење вршних оптерећења: Складиште испоручује енергију током дневних врхова потрошње (нпр. 17–20 часова), чиме се смањује оптерећење на линијама преноса и одлаже скупа модернизација инфраструктуре
• Балансирање оптерећења: Батерије преусмеравају вишак енергије са подручја са вишком ка подручјима која имају недостатак, оптимизујући коришћење мреже и минимизирајући оптерећење

Ове услуге побољшавају ефикасност и смањују хабање старе инфраструктуре, чиме доприносе дугорочном поузданом раду система.

Податковни инсайт: Складиштење енергије у мрежи смањује трајање одузимања струје за чак 40% (Департман за енергетику САД, 2023)

Извештај о отпорности Департмана за енергетику САД из 2023. године показао је да су регије са најмање 500 MW капацитета складиштења током олуја вратиле струју 2,3 сата брже у односу на мреже без складиштења. Ово побољшање од 40% у опоравку од одузимања струје произлази из способности складиштења да:

1. Одржава рад критичних објеката – болнице, центри за обраду података, фабрике за пречишћавање воде – током кварова у преносу
2. Омогући бржи рестарт мреже из стања без напајања коришћењем резерви у складишту, чиме се убрза потпуно обнављање

Ова способност постаје све важнија како би се ојачала отпорност мреже уз напредак екстремних временских догађаја.

Кључне технологије складиштења енергије које покрећу модерне примене у мрежи

Преглед технологија за складиштење енергије и њихова класификација према трајању и функцији

Савремена решења за складиштење енергије у мрежи користе низ технологија, од којих је свака погодна за одређено трајање и функцију:

Tip tehnologije	Trajanje	Ključne primene
Литијум-јонске батерије	Кратко-средње трајање	Регулација учестаности, подршка вршном оптерећењу
Батерије за проток	Средње-дуготрајно	Померање оптерећења, интеграција обновљивих извора
Струјења за складиштење водона	Dugoročno	Масовно складиштење енергије, сезонско балансирање
Термо складиштење	Кратко-дуготрајно	Управљање индустријском топлотом, системи КТС

Како истраживања у области одрживих енергетских система показују, ова класификација помаже дистрибутерима да ускладе избор технологије са оперативним потребама – системи краткотрајног складиштења попут суперкондензатора управљају тренутним дисбалансима, док системи током батерија управљају померањем производње из обновљивих извора у трајању више сати.

Литијум-јонске насупрот течним батеријама: перформансе у решењима за складиштење енергије у мрежи

Литијум-јонске батерије су практично стандардни избор за краткорочне потребе у складиштењу, јер имају импресивне стопе ефикасности пре него што дође до губитака од 90% до 95%, као и време одзива испод 100 милисекунди. Али када је реч о дугорочнијим решењима, истичу се течне батерије. Ови системи трају од 20 до 30 година, у поређењу са типичним веком трајања литијумских који износи око 10 до 15 година. Поред тога, технологија течних батерија се лако може проширити ради оног 4 до 12 часова трајања испуштања, неопходног при повезивању са обновљивим изворима попут соларних панела или ветрогенератора током више дана. Чињеница да се њихови електролити не разграђују са временом заправо помаже у смањењу укупних трошкова одржавања, иако имају мање енергије по јединици запремине у односу на литијумске алтернативе.

Нове технологије: чврстострујни и системи за складиштење засновани на гравитацији

Батерије са чврстим електролитом потенцијално могу да задрже двоструко више енергије у односу на обичне литијум-јонске ћелије, при чему им је ризик од запаљења знатно мањи. То значи да се могу безбедно инсталирати у мање просторе, непосредно поред градских зона, без бриге о експлозијама. Затим постоје решења за складиштење базирана на гравитацији, попут оних великих механичких торњева компаније Energy Vault. Они у суштини подижу тешке композитне блокове када је додатна енергија доступна и спуштају их када је потребна, на тај начин складиштећи енергију годинама уназад. Систем губи само око 15% енергије коју сачувa, што је прилично добро узимајући у обзир колико дуго ови системи трају. Све ове нове технологије отварају могућности у местима где традиционалне батеријске технологије просто не функционишу добро због безбедносних питања или ограничених материјала.

Анализа трендова: Глобални помак ка складиштењу енергије дугог трајања (LDES) до 2030. године

Прогнозе тржишта указују да сектор за складиштење енергије на дуги рок (LDES) може достићи вредност од око 120 милијарди долара до краја ове деценије. Главни потисак долази од растеће тражње за системима који могу да испоручују енергију непрекидно више од десет сати, нешто што је кључно за смањење емисије угљен-диоксида на целокупним електроенергетским мрежама. Скоро половина свих нових инсталација обновљиве енергије данас укључује неку врсту обећања LDES-а, углавном због падајућих цена технологија као што су батерије на бази гвожђа и складиштења у стиснутом ваздуху. Оно што се у овом тренутку види није више само питање како да се одржи струја током кратких прекида, већ компаније почињу да размишљају неколико дана напред, чак и месецима напред, када планирају како њихови системи складиштења енергије треба да се носе са свим, почевши од таласова врућина који трају недељама, па све до сезонских варијација у нудењу и тражњи.

Интеграција у мрежу и оперативни перформанси система складиштења енергије

Увођење система за складиштење енергије (ESS) у данашње електричне мреже није једноставан задатак. Постоји доста техничких препрека које треба преодолети како би се остварила најбоља могућа перформанса ових система. Неки стварни проблеми произилазе из борбе против досадних скокова напона који настају када се батерије брзо пуне и празне. А затим постоји читав хаос повезан са двосмерним протоком енергије у мешовитим системима обновљивих извора. Према студији објављеној прошле године у часопису Journal of Power Sources, два великa проблема истичу се код свих оних који желе да инсталирају велике батеријске системе у старију инфраструктуру мреже. Први је одржавање стабилности фреквенције, што постаје компликовано због сталног прикључивања и искључивања бројних батерија. Други је управљање нагомилавањем топлоте у овим масивним инсталацијама, нешто што се временом све више осложњава како низови батерија расту.

Технички изазови интеграције система за складиштење енергије у мрежу

Старији системи мреже имају значајних проблема да прате брзину на коју литијум-јонске батерије и системи течних батерија могу да реагују. Остваривање оних ултра брзих времена одзива у складу са опремом за контролу напона често захтева обиман рад на трансформаторским станицама. Према неким извештајима из поља, свака четврта преносна компанија у Северној Америци има проблема са инверторима који нису у складу када покушају надоградњу старијих трансформаторских станица за системе складиштења енергије. То указује на разлог зашто ургентно требају боља стандардна правила за повезивање ових нових технологија са мрежом.

Паметни инвертори и напредне контроле које омогућавају незатрпану интеграцију обновљивих извора

Паметни инвертори нове генерације помажу у одржавању стабилности електричне мреже зато што омогућавају системима за складиштење енергије да прилагоде своју реактивну снагу уколико дође до изенадног повећања производње сунчеве енергије или пада расположивости ветра. Када ови уређаји раде уз подршку контрола вештачке интелигенције које предвиђају даљи ток, тестови су показали смањење за отприлике 18 посто количине неискоришћене енергије из обновљивих извора у средњим западним областима прошле године. Узмите калифорнијски систем CAISO као добар пример. Они су спровели неке веома ефективне методе коришћењем мерења у реалном времену како би управљали координацијом између 3,2 гигавата батерија и соларних панела. То чини да се све изврсно покреће упркос чињеници да количина електричне енергије из обновљивих извора стално варира, као и што се обрасци потрошње људи мењају током дана.

Студија случаја: Калифорнијски системи за велики складишни капацитет батерија који подржавају соларни вишак

У мају 2024. године, када је производња соларне енергије достигла рекордне нивое, група од четири сата литијум-гвожђе-фосфатних батерија у Калифорнији примила је отприлике 1,7 гигават-сати сувишне електричне енергије која је произведена током дана. То је довољно да напаја око 125 хиљада домаћинстава. Енергија која је на тај начин сачувана покрила је скоро 89 процената великог скока у потрошњи електричне енергије током вечери. Ово показује да, када се системи за складиштење енергије (ESS) поставе тамо где су стварно потребни, они претварају сву ту сувишну енергију, која би иначе била изгубљена, у нешто корисно и поуздано. На тај начин смањује се губитак енергије, а истовремено и зависност од скупих природногасних електрана које се активирају у вршним периодима. И новчаник и животна средина имају користи од овог приступа.

Економске и еколошке предности решења за складиштење енергије у мрежи

Смањивање ограничавања производње интеграцијом складиштења енергије са изворима обновљиве енергије

Складиштење енергије умањује отпадање обновљивих извора тако што прикупља вишак соларне и ветровне производње у периодима ниског потражњива. 2023. године, Калифорнија је смањила ограничавање производње за 34% кроз циљано постављање батерија. Ослобађање ове стечевине енергије у вршним часовима максимално искоришћава обновљиве изворе и смањује зависност од фосилних пиковних електрана, побољшавајући одрживост мреже и трошковну ефикасност.

Побољшања у нивелисаној цени складиштења (LCOS) која подстичу усвајање зелене енергије

Побољшања у технологији батерија, као и веће серије производње, смањила су нивелирану цену складиштења (LCOS) за литијум-јон системе за око 52% од 2018. године. Електричне компаније све више користе решења за складиштење енергије не само за одржавање стабилности мреже, већ и за осигуравање поуздане оптпреме електричне енергије када је то неопходно, често по цени која је заправо исплатива у односу на оне које нуде електране на природни гас. Недавно извештај MIT-а из 2023. године указује на то да ће се ствари побољшати, предвиђајући да би LCOS за системе трајања од четири сата могао пасти испод 50 америчких долара по мегават сату до краја овог деценије. Такав напредак недвосмислено убрзава наш прелазак на чистије енергетске мреже, које могу да издрже било какве изазове које имају пред собом.

Еколошки утицај: Како складиштење енергије подржава циљеве декарбонизације

Skladištenje energije iz mreže pomaže u integraciji veće količine obnovljivih izvora u naše energetske sisteme, smanjujući svakogodišnje emisiju ugljen-dioksida za otprilike između 12 i 18 miliona tona samo u Sjedinjenim Američkim Državama. Ova tehnologija smanjuje zavisnost od gasnih turbina koje intenzivno proizvode metan, posebno kada je električna mreža opterećena. Kombinovanjem ove mogućnosti skladištenja sa hibridnim objektima na obnovljive izvore, krećemo se ka stvarnom napretku u ostvarenju ambicioznog cilja smanjenja emisija iz proizvodnje električne energije za 72%, što mnogi klimatski modeli smatraju neophodnim u okviru Sporazuma iz Pariza. Stoga, rešenja za skladištenje ističu se kao osnovni elementi svakog ozbiljnog pokušaja smanjenja stakleničkih gasova širom sveta, uz održivi i pouzdan opskrbni sistem.

Често постављана питања

Koja je uloga sistema za skladištenje energije u pouzdanosti mreže?

Sistemi za skladištenje energije deluju poput amortizera, brzo reagujući na pad napona ili kvarove opreme kako bi stabilizovali mrežu, osiguravajući da ključne usluge budu neprekidno napajane.

Како се системи за складиштење енергије интегришу са изворима обновљиве енергије?

Системи за складиштење енергије прикупљају вишак струје коју генеришу обновљиви извори, ублажавајући флуктуације и осигуравајући стабилан напајање чак и када опада производња из обновљивих извора.

Које врсте услуга пружају решења за складиштење енергије у мрежи?

Ова решења омогућавају смањење вршних оптерећења испуштањем енергије у периодима великог потражњивања и балансирање оптерећења прерасподелом вишкова енергије из подручја са вишком у подручја са недостатком.

Који су економски благопоји решења за складиштење енергије?

Решења за складиштење енергије смањују упрошћену цену складиштења (LCOS), смањују зависност од термалних електрана и смањују отпад обновљиве енергије, што доводи до трошковно ефикасних и одрживих електроенергетских мрежа.