Логотип Рентехно
Решения возобновляемой энергетики - Превышая ваши ожидания
enuaru

Системы хранения энергии

Главная » Блог » Системы хранения энергии

Системы хранения энергии

Эффективное использование мировых энергетических ресурсов зависит не только от способов их использования, но и от методов хранения выработанной энергии. По прогнозам аналитиков GMT Research объем рынка хранения энергии активно развивается и уже в 2020 году в 26 раз превысит показатель 2014 года. В 2015 году примерно 16% от общего объема рынка пришлось на домашние системы хранения энергии. Это обусловлено тем, что при размещении солнечной или ветряной электростанции желательно устанавливать также и систему хранения энергии, поскольку электроэнергия из возобновляемых источников энергии вырабатывается неравномерно на протяжении дня. К примеру, солнечная энергия вырабатывается только днем, но использоваться она должна на протяжении всего дня. Или выдался пасмурный день, а генерация составила существенно меньше, чем ежедневное потребление вашего домохозяйства. Именно для таких случаев и предназначены системы хранения энергии.

Технологии хранения энергии

Сегодня на рынке систем хранения энергии наиболее распространена литий-ионная технология. К примеру, в 2015 году в 95% случаев применялись литий-ионные аккумуляторы. Они также широко используются на потребительском рынке и на рынке автомобилей, где устанавливаются в гибридных или полностью электрических транспортных средствах. Цены на литий-ионные батареи снижаются, их безопасность повышается, они хорошо себя показывают в системах, где необходимо большое количество энергии в течение короткого периода (силовые установки), и в системах, которые требуют меньшее количество энергии в течение более длительного периода. Таким образом литий-ионные аккумуляторы подходят для хранения энергии любым потребителям — от крупных коммунальных предприятий, занимающихся передачей и распределением энергии, до индивидуальных коммерческих и жилых объектов.

Однако полезность литий-ионной технологии необходимо дополнительно оговаривать. Во-первых, очень важно, чтобы эксплуатационные характеристики разных типов литий-ионных батарей соответствовали поставленным задачам. Например, для больших электростанций одна модель аккумулятора может быть на 80% эффективнее, чем другая из-за способности АКБ быстро заряжаться и разряжаться. Во-вторых, в некоторых частных случаях другие технологии могут работать лучше. Например, для управления системой заряда и хранения энергии в жилых системах свинцово-кислотные батареи могут оказаться более эффективными. А для крупномасштабных электростанций щелочные батареи являются более экономичными, но только для коротких периодов зарядки и разрядки (быстрее одного часа).

Основные характеристики систем хранения энергии

Одной из главных характеристик для любых систем хранения энергии является полезная емкость. Этот параметр системы накопления энергии зависит от номинальной мощности, допустимой глубины разряда и уменьшения емкости аккумулятора с течением времени. Например, Adara Power предлагает систему хранения энергии для домохозяйств номинальной мощностью аккумулятора 8,6 кВт⋅ч. При этом, заявленная максимально допустимая глубина разряда для этой системы составляет 75%. Следовательно, полезная емкость аккумуляторов Adara составляет 6,45 кВт⋅ч. В то же время прямой конкурент — Tesla — выпускает системы хранения энергии Powerwall, которые имеют допустимую глубину разряда в 100%. Для них полезная емкость будет равна номинальной (7 или 10 кВт⋅ч).

Тем не менее, номинальная емкость аккумулятора заявлена только на первый день их работы. С течением времени полезная емкость будет медленно уменьшаться из-за износа. Количество циклов, на которое рассчитана система, это характеристика долговечности аккумулятора. Срок службы батареи сильно зависит от характера использования. К примеру, производитель может оценить срок жизни одной и той же батареи в 4000 циклов при глубине разряда в 70% или в 3000 циклов при глубине разряда 85%. Клиенты должны иметь доступ к таким данным, однако на практике эти данные практически невозможно найти.

Знать количество циклов при разных условиях использования важно с точки зрения максимизации отдачи аккумулятора для клиента. К примеру, Sonnen дает гарантию на все свои системы хранения энергии SonnenBatterie в виде «10 000 циклов или 10 лет». При использовании такой системы в обычном режиме вы получаете лишь порядка 3650 циклов за 10 лет. Таким образом, чтобы приблизиться к 10 000 циклов в течение гарантийного срока вы должны осуществлять порядка 3 циклов в день, для чего потребуются специальные условия. Примером может послужить использование системы, не только для собственного потребления, но и для продажи электроэнергии в сеть.

Бизнес-модели для систем хранения энергии

Существует несколько экономических сценариев для владельцев систем хранения энергии, рассмотрим их ниже.

Автономная домашняя электростанция

В этом случае вы используете вашу систему хранения энергии, чтобы хранить выработанную энергию для своих нужд и сделать ваш дом энергонезависимым. Избыток генерируемой энергии в течение дня хранится в системе аккумуляторов для потребления в ночное время. Однако для таких систем необходим дополнительный контроль количества выработанной энергии, также желательно наличие резервного источника питания. В сущности, такая система хранения энергии должна рассчитывать потребление энергии домохозяйством в режиме реального времени для оптимизации производства электроэнергии. Кроме того, система должна сокращать генерацию, когда количество вырабатываемой энергии превышает объем системы хранения. Такой вариант размещения является выгодным при желании клиента стать полностью энергонезависимым или в регионах с высокой стоимостью электроэнергии.

Резервная домашняя электростанция

Этот вариант энергосистемы будет интересен для домохозяйств, расположенных в регионах, имеющих проблемы с поставками энергии. Электростанция производит электричество только до полного заполнения системы хранения, после чего выключается. В результате к моменту отключения питания вы имеете всегда полностью заряженную систему аккумуляторов, а также можете при необходимости вырабатывать электроэнергию самостоятельно. В таком случае вам необходимо рассчитать количество энергии, необходимое для обеспечения дома в периоды отключения электричества и установить соответствующих размеров систему хранения энергии.

Сетевая домашняя электростанция

В таком случае вы преследуете цель продавать вырабатываемую энергию выше цены, по которой вы покупаете ее у государства. В условиях Украины такое решение является довольно выгодным, поскольку государство обязано выкупать у вас электроэнергию по «зеленому» тарифу, который привязан к стоимости евро. Чтобы продавать электричество напрямую вам не понадобится устанавливать систему хранения энергии, что позволяет значительно сэкономить.

Феномен отрицательных цен на электроэнергию

Отрицательные цены на электроэнергию являются относительно новым явлением на оптовых рынках электроэнергии. Впервые они были замечены на немецком дневном рынке в 2007 году и в настоящее время довольно редки, но в 2012 году при формировании цен на следующий день были 56 часов в 15 различных дней, когда цены опускались до отрицательных значений. Это означает, что поставщики электроэнергии должны были платить потребителям, чтобы последние использовали поставляемое им электричество. Такое явление возникает, когда подаче электроэнергии соответствует исключительно низкий спрос и поставщик решает, что расходы, связанные с выключением и перезапуском всей системы питания, больше, чем расходы, связанные с оплатой внешней стороне для использования произведенной электроэнергии. Отрицательные цены на электроэнергию указывают на негибкость существующего режима, и их появление отражает необходимость в системах хранения энергии. Их присутствие должно стимулировать рынок хранения энергии: вместо того, чтобы покупать энергию и затем продавать ее в более поздний период, обладатель системы хранения энергии может «купить» энергию (за которую ему заплатит поставщик) и потом продать ее позже, получая, таким образом, двойную выгоду. При этом факт установки систем хранения энергии будет толкать цены вверх и достаточно большой рынок хранения энергии сам по себе приведет к исчезновению отрицательных цен на электроэнергию.

Приведенный в данной статье материал позволяет сделать несколько важных выводов:

Во-первых, системы хранения энергии уже имеют экономический потенциал при выполнении некоторых условиях. Про это часто забывают, не учитывая государственные дотации для проектов по хранению энергии и экономические потери от перебоев в подаче электроэнергии.

Во-вторых, при проектировании системы хранения энергии необходимо решить какая технология (литий-ионная, свинцово-кислотная, щелочная или другая) больше подойдет для достижения ваших целей. Стратегия с использованием нескольких технологий будет стоить дороже, но и позволит вашей системе быть более гибкой.

Наконец, наиболее важный вывод заключается в следующем: развитие рынка систем хранения энергии может перевернуть существующую модель энергетического обеспечения мира. Сегодня нетрадиционная энергетика используется в основном для удовлетворения мгновенной потребности в энергии. Системы же хранения энергии помогают сглаживать разницу между периодами генерации энергии и нагрузки на сеть. Со временем, возобновляемые источники энергии будут все больше и больше заменять привычные уголь и газ.

 

Рекомендуем к прочтению:

Системы накопления энергии. Часть 1

Системы накопления энергии. Часть 2


Печать
Строительство промышленных солнечных электростанций
Оборудование для солнечных электростанций
Инвестиции в сфере возобновляемых источников энергии

Остались вопросы по назначению наших услуг?
Оставьте нам заявку. Наши специалисты проконсультируют Вас

Тема вашего запроса
Заказать звонок

^