Energia biltegiratze komertzialaren ikuspegi orokorra

Energia berriztagarriak karbono-neutraltasunerako epe luzerako planaren funtsezko zati bat da. Fusio nuklear kontrolagarria, espazio-meatzaritza eta epe laburrean merkataritza-ibilbiderik ez duten baliabide hidroelektrikoen eskala handiko garapen heldua gorabehera, energia eolikoa eta eguzki-energia dira gaur egun itxaropentsuenak diren energia-iturri berriztagarrienak. Hala ere, haizeak eta argi baliabideak mugatuta daude. Energia biltegiratzea etorkizuneko energiaren erabileraren funtsezko zatia izango da. Artikulu honek eta ondorengo artikuluek eskala handiko energia biltegiratzeko teknologia komertzialak barne hartuko dituzte, batez ere ezarpen-kasuetan zentratuta.

Azken urteotan, energia biltegiratzeko sistemen eraikuntza azkarrak iraganeko datu batzuk ez dira lagungarri bihurtu, hala nola, "aire konprimituaren energia biltegiratzea bigarren postuan kokatu da 440 MW-ko instalatutako ahalmenarekin, eta sodio-sufrezko bateriak hirugarren postuan, guztizko ahalmen eskala batekin. 440 MW-ko. 316 MW" etab. Gainera, Huawei-k munduko energia biltegiratzeko proiektu "handiena" 1300MWh-rekin sinatu duen albistea izugarria da. Hala ere, dauden datuen arabera, 1300MWh ez da energia biltegiratzeko proiekturik esanguratsuena mundu osoan. Energia biltegiratzeko proiektu zentral handiena ponpatutako biltegiari dagokio. Energia fisikoa biltegiratzeko teknologietarako, hala nola, gatz energia biltegiratzeko, energia elektrokimikoen biltegiratzearen kasuan, 1300MWh ez da proiekturik esanguratsuena (kalibre estatistiko kontua ere izan daiteke). Moss Landing Energy Storage Centerren egungo ahalmena 1600MWh-ra iritsi da (bigarren fasean 1200MWh barne, bigarren fasean 400MWh). Hala ere, Huaweiren sarrerak energia biltegiratzeko industria nabarmendu du eszenatokian.

Gaur egun, merkaturatutako eta energia biltegiratzeko teknologiak energia mekanikoa, energia termikoa, energia elektrikoa, kimikoa eta elektrokimikoa gorde daitezke. Fisika eta kimika funtsean berdinak dira, beraz, sailka ditzagun oraingoz gure aurrekoen pentsamenduaren arabera.

1. Energia-biltegiratze mekanikoa / biltegiratze termikoa eta hotza biltegiratzea

Ponpatutako biltegia:

Goiko eta beheko bi urtegi daude, ura goiko urtegira ponpatzen dute energia biltegiratzeko garaian eta ura beheko urtegira drainatzen dute energia sortzerakoan. Teknologia heldua da. 2020aren amaieran, ponpatutako biltegiratze-ahalmenaren instalatutako ahalmen globala 159 milioi kilowattkoa zen, energia biltegiratzeko ahalmen osoaren % 94. Gaur egun, nire herrialdeak 32.49 milioi kilowatt jarri ditu martxan ponpatutako biltegiratze-zentralak; eraikitzen ari diren ponpaketa-biltegiratze-zentralen eskala osoa 55.13 milioi kilowattkoa da. Eraiki eta eraikitzen ari direnen eskala munduko lehen postuan dago. Energia biltegiratzeko zentral baten instalatutako potentzia milaka MW-ra irits daiteke, urteko potentzia-sorkuntza hainbat mila milioi kWh irits daiteke eta abiarazte beltza minutu batzuen ingurukoa izan daiteke. Gaur egun, Txinan martxan dagoen energia biltegiratzeko zentral handienak, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, 3.6 milioi kilowatt-eko potentzia instalatua du eta urteko 6.6 mila milioi kWh-ko potentzia sortzeko (gehiegizko potentzia 8.8 mila milioi kWh xurga dezake). %75 inguruko eraginkortasunarekin). Hasierako denbora beltza 3-5 minutu. Ponpatutako biltegiratzeak, oro har, guneen aukeraketa mugatuaren, inbertsio-ziklo luzearen eta inbertsio garrantzitsuaren desabantailak dituela uste bada ere, oraindik teknologiarik helduena, eragiketa seguruena eta kostu baxuena den energia biltegiratzeko bitartekoa da. Energiaren Administrazio Nazionalak Pump Biltegiratzeko Epe Ertain eta Luzerako Garapen Plana kaleratu du (2021-2035).

2025erako, ponpatutako biltegiratzearen ekoizpen eskala osoa 62 milioi kilowatt baino gehiagokoa izango da; 2030erako, ekoizpen eskala osoa 120 milioi kilowatt ingurukoa izango da; 2035erako, energia berrien proportzio handiko eta eskala handiko garapenaren beharrak asetzen dituen ponpaketa-biltegiratze industria moderno bat eratuko da.

Hebei Fengning Pumped Storage Power Station - Beheko urtegia

Aire konprimituaren energia biltegiratzea:

Karga elektrikoa txikia denean, airea konprimitu eta elektrizitatearen bidez gordetzen da (normalean lurpeko gatz kobazuloetan, kobazulo naturaletan, etab.). Elektrizitate-kontsumoa gailurra iristen denean, presio handiko airea askatzen da sorgailua elektrizitatea sortzeko.

aire konprimituaren energia biltegiratzea

Aire konprimituko energia biltegiratzea, oro har, GW eskala handiko energia biltegiratzeko bigarren teknologiarik egokiena da, ponpatutako biltegiaren ondoren. Hala ere, bere gune hautatzeko baldintza zorrotzagoek, inbertsio-kostu altuek eta ponpatutako biltegiratzea baino energia biltegiratzeko eraginkortasunagatik mugatuta dago. Baxua, aire konprimituaren energia biltegiratzeko aurrerapen komertziala motela da. Aurtengo irailera arte (2021), nire herrialdeko eskala handiko aire konprimituko energia biltegiratzeko lehen proiektua - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demostration Project - sarera konektatu berri da. Proiektuaren lehen faseko instalatutako ahalmena 60MW da, eta potentzia bihurtzeko eraginkortasuna %60 ingurukoa da; proiektuaren epe luzerako eraikuntza eskala 1000MW-ra iritsiko da. 2021eko urrian, nire herrialdeak independenteki garatutako aire konprimituko energia biltegiratzeko lehen 10 MW-ko lehen sistema aurreratua Bijie-n (Guizhou) sarera konektatu zen. Esan daiteke airearen energia biltegiratzeko bide komertziala hasi berri dela, baina etorkizuna itxaropentsua da.

Jintan aire konprimituko energia biltegiratzeko proiektua.

Gatza urtutako energia biltegiratzea:

Gatzaren urtutako energia biltegiratzeak, oro har, eguzki-energia termikoaren sorkuntzarekin konbinatuta, eguzki-argia kontzentratzen du eta beroa gatz urtuan gordetzen du. Elektrizitatea sortzean, urtutako gatz-beroa erabiltzen da elektrizitatea sortzeko, eta gehienek lurruna sortzen dute turbina-sorgailu bat gidatzeko.

gatz urtua bero biltegiratzea

Hi-Tech Dunhuang 100MW gatz urtutako dorrea oihukatu zuten Txinako eguzki-zentral termiko handienean. Instalatutako potentzia handiagoa duen Delingha 135 MW CSP proiektua eraikitzen hasi da. Bere energia biltegiratzeko denbora 11 ordura irits daiteke. Proiektuaren inbertsio osoa 3.126 mila milioi yuanekoa da. 30ko irailaren 2022a baino lehen sarera ofizialki konektatzea aurreikusten da, eta urtero 435 milioi kWh inguru elektrizitate sor ditzake.

Dunhuang CSP geltokia

Energia fisikoa biltegiratzeko teknologien artean, bolantearen energia biltegiratzea, hotz biltegiratzea energia biltegiratzea, etab.

2. Energia elektrikoa biltegiratzea:

Superkondentsadorea: bere energia-dentsitate baxua (ikus behean) eta auto-deskarga gogorrak mugatuta, gaur egun ibilgailuen energia berreskuratzeko, berehalako gailur bizarra eta haranak betetzeko gama txiki batean erabiltzen da. Aplikazio tipikoak Shanghai Yangshan Deepwater Port dira, non 23 garabik sare elektrikoan eragiten duten nabarmen. Garabiek sare elektrikoan duten eragina murrizteko, 3MW/17.2KWh superkondentsadoreen energia biltegiratzeko sistema bat instalatzen da babes-iturri gisa, 20 segundoko elektrizitate-hornidura etengabe eskain dezakeena.

Energia biltegiratze supereroalea: baztertua

3. Energia elektrokimikoa biltegiratzea:

Artikulu honek energia elektrokimikoen biltegiratze komertziala kategoria hauetan sailkatzen du:

Berun-azido, berun-karbonozko bateriak

fluxu bateria

Metal-ioizko bateriak, litio-ioizko bateriak, sodio-ioizko bateriak, etab.

Metal-Sufre/Oxigeno/Aire bateria kargagarriak

beste

Berun-azidoa eta berun-karbonozko bateriak: energia biltegiratzeko teknologia heldua den heinean, berun-azidozko bateriak oso erabiliak dira autoen abiarazteetan, komunikazio-oinarrizko estazio-zentraletarako babesko elikadura-hornidura, etab. Berun-azidoko bateriaren Pb elektrodo negatiboaren ondoren. karbonozko materialekin dopatuta dago, berun-karbonozko bateriak deskarga gehiegizko arazoa eraginkortasunez hobe dezake. Tianneng-en 2020ko urteko txostenaren arabera, konpainiak burututako berun-karbonoko energia biltegiratzeko 12MW/48MWh Estatuko Sarea Zhicheng (Jinling Azpiestazioa) proiektua Zhejiang probintzian eta baita herrialde osoan ere berun-karbonoko energia biltegiratzeko zentral oso handia da.

Fluxu-bateria: Fluxu-bateria, normalean, elektrodoetatik igarotzen den ontzi batean gordetako likidoaz osatuta dago. Karga eta deskarga ion-truke-mintzaren bidez osatzen dira; jo beheko irudia.

Fluxuaren bateriaren eskema

Banadio-fluxuaren bateria adierazgarrienaren norabidean, Guodian Longyuan, 5MW/10MWh proiektua, Dalian Fisika Kimikako Institutuak eta Dalian Rongke Energia Biltegiratzeek osatua, vanadio-fluxuaren bateriaren energia biltegiratzeko sistemarik zabalena izan zen. garai hartan mundua, eraikitzen ari dena. Eskala handiagoko vanadio erredox fluxuaren bateriaren energia biltegiratzeko sistema 200MW/800MWh-ra iristen da.

Metal-ioi bateria: hazten ari den eta gehien erabiltzen den energia elektrokimikoa biltegiratzeko teknologia. Horien artean, litio-ioizko bateriak kontsumo-elektronikoan, potentzia-baterietan eta beste alor batzuetan erabiltzen dira normalean, eta haien aplikazioak energia biltegian ere gero eta handiagoak dira. Litio-ioizko bateriaren energia biltegiratzea erabiltzen duten eraikitzen ari diren Huawei aurreko proiektuak barne, orain arte eraikitako litio-ioizko bateriaren energia biltegiratzeko proiekturik handiena Moss Landing energia biltegiratzeko geltokia da 300MW/1200MWh eta II. Fasea 100MW/400MWhz osatua. guztira 400MW/1600MWh.

Litio-Ion Bateria

Litioaren ekoizpen-ahalmenaren eta kostuaren muga dela eta, sodio ioiak ordezkatzea energia-dentsitate nahiko baxuarekin baina erreserba ugariak prezioa murriztea espero da litio-ioizko baterien garapen-bide bihurtu da. Bere printzipioa eta lehen materialak litio-ioizko pilen antzekoak dira, baina oraindik ez da industrializatu eskala handian. , lehendik dauden txostenetan martxan jarritako sodio-ioizko bateriaren energia biltegiratzeko sistemak 1MWh-ko eskala baino ez du ikusi.

Aluminio-ioizko pilek gaitasun teoriko handiko eta erreserba ugariko ezaugarriak dituzte. Litio-ioizko bateriak ordezkatzeko ikerketa norabidea ere bada, baina ez dago merkaturatzeko bide argirik. Duela gutxi ezagun egin den Indiako konpainia batek iragarri du datorren urtean aluminio-ioizko baterien ekoizpena merkaturatuko duela eta 10 MW-ko energia biltegiratzeko unitate bat eraikiko duela. Itxaron eta ikusiko dugu.

itxaron eta ikusi

Metal-sufre/oxigeno/aire kargagarriak diren bateriak: litio-sufre, litio-oxigeno/aire, sodio-sufre, aluminio-aire kargagarriak diren bateriak, etab., ioizko bateriak baino energia-dentsitate handiagoa dutenak. Komertzializazioaren egungo ordezkaria sodio-sufrezko bateriak dira. NGK gaur egun sodio-sufrezko bateria-sistemen hornitzaile nagusia da. Martxan jarri den eskala izugarria 108MW/648MWh sodio-sufrezko bateriaren energia biltegiratzeko sistema da Arabiar Emirerri Batuetan.

4. Energia kimikoa biltegiratzea: duela hamarkada batzuk, Schrödingerrek idatzi zuen bizitza entropia negatiboa eskuratzearen mende dagoela. Baina kanpoko energian oinarritzen ez bazara, entropia handituko da, beraz, bizitzak boterea hartu behar du. Bizitzak bere bidea aurkitzen du, eta energia gordetzeko, landareek eguzki-energia energia kimiko bihurtzen dute materia organikoan fotosintesiaren bidez. Energia kimikoa biltegiratzea aukera naturala izan da hasiera-hasieratik. Energia kimikoa biltegiratzea gizakiarentzat energia biltegiratzeko metodo sendoa izan da, voltioak pila elektriko bihurtu zituenetik. Hala ere, eskala handiko energia biltegiratzearen erabilera komertziala hasi berri da.

Hidrogenoa biltegiratzea, metanola, etab.: Hidrogenoaren energiak energia dentsitate handiko, garbitasunaren eta ingurumenaren babesaren abantaila nabarmenak ditu eta etorkizunean energia-iturri ezin hobea da. Hidrogenoa ekoizteko →hidrogenoa biltegiratzea →erregai-pilen bidea martxan dago jada. Gaur egun, 100 hidrogeno-gune baino gehiago eraiki dira nire herrialdean, munduko onenen artean kokatuta, Pekinen dagoen hidrogeno-gunerik handiena barne. Hala ere, hidrogenoa biltegiratzeko teknologiaren mugak eta hidrogeno-leherketaren arriskua dela eta, metanolak adierazten duen zeharkako hidrogeno biltegiratzea etorkizuneko energiarako ezinbesteko bidea ere izan daiteke, hala nola, Dalian Institutuko Li Can taldearen "eguzki-argi likidoa" teknologia. Kimika, Txinako Zientzien Akademia.

Metal-aireko bateria primarioak: energia-dentsitate teoriko handiko aluminio-airezko pilek adierazten dute, baina merkaturatzean aurrerapen gutxi dago. Phinergyk, txosten askotan aipatzen den enpresa ordezkariak, aluminio-airezko bateriak erabiltzen zituen ibilgailuetarako. Mila kilometro, energia biltegiratzeko irtenbide nagusia zink-aire bateria kargagarriak dira.