Різні типи акумуляторних систем зберігання енергії (BESS)

Оскільки світ рухається до екологічно чистих, відновлюваних джерел енергії, системи зберігання енергії від акумуляторів (BESS) стають невід’ємною частиною енергетичного ландшафту. BESS дозволяє нам зберігати надлишкову енергію для подальшого використання, стабілізуючи мережу та підвищуючи ефективність відновлюваних джерел енергії, таких як сонце та вітер. Незалежно від того, чи є ви домовласником, який розглядає можливість інтеграції сонячних панелей, бізнесом, який прагне скоротити витрати на електроенергію, чи постачальником комунальних послуг, важливо розуміти різні типи BESS і принципи їх функціонування.

У цій статті буде розглянуто типи систем накопичення енергії в акумуляторах (BESS), надано порівняння ключових технологій і запропоновано практичні поради щодо того, як вибрати правильну систему для ваших потреб.

Що таке акумуляторні системи зберігання енергії (BESS)?

Акумуляторні системи накопичення енергії (BESS) – це пристрої, які накопичують енергію в хімічній формі та вивільняють її за потреби. Ці системи можуть згладити коливання у виробництві відновлюваної енергії, зменшити залежність від мережі та підвищити енергетичну безпеку. BESS можна використовувати в різних масштабах, від невеликих житлових систем до великих мережевих проектів зберігання даних.

Під час вибору типів систем накопичення енергії від акумуляторів важливо враховувати такі фактори, як енергетична ємність, термін служби, вартість і вплив на навколишнє середовище. З розвитком технологій вибір у BESS розширився, завдяки чому стало можливим ефективніше задовольняти певні енергетичні потреби.

Типи акумуляторів (включно з хімікатами) для зберігання енергії

Типи акумуляторних систем накопичення енергії (BESS) визначаються насамперед хімічним складом акумулятора. Нижче ми обговорюємо найпоширеніші та нові хімікати в галузі:

Літій-іонні акумулятори (Li-Ion)

Літій-іонні акумулятори є найпоширенішим типом BESS, особливо для житлових приміщень, як-от Tesla Powerwall. Вони забезпечують високу щільність енергії, тривалий термін служби (до 20 років) і швидку зарядку/розрядку.

Переваги: Висока ефективність, довгий термін служби, можливість масштабування для житлових і комерційних застосувань.

Недоліки: Вища початкова вартість, чутливість до екстремальних температур.

Підтипи літій-іонних батарей:

Літій-іонні батареї бувають різних типів, кожна з яких має унікальні особливості:

• Літій-залізофосфат (LFP): Відомий тим, що він безпечніший і має довший термін служби, але дещо нижчу щільність енергії.
• Літій, нікель, оксид марганцю, кобальту (NMC): Пропонує вищу щільність енергії та кращу ефективність, але, як правило, дорожче.

Ці підтипи дозволяють користувачам вибрати найкращу батарею для своїх потреб, чи то для кращої безпеки, довшого терміну служби чи більшої потужності.

Свинцево-кислотні батареї (PbA)

Один із найстаріших типів акумуляторних батарей, свинцево-кислотний, досі широко використовується в системах автономного живлення та резервних джерелах живлення (UPS). Вони дешевші за літій-іонні, але мають коротший термін служби та меншу щільність енергії.

Переваги: Низька вартість, широкодоступний, підлягає переробці.

Недоліки: Коротший термін служби (5-10 років), менш ефективний, повільніший час заряджання.

Проточні батареї

Протокові батареї використовують рідкі електроліти для зберігання енергії. Це робить їх дуже масштабованими та здатними до тривалого зберігання. Ванадієво-відновна проточна батарея (VRFB) є одним із найпопулярніших типів для мережевого зберігання.

Переваги: Тривалий термін служби (до 25 років), масштабований, безпечніший з негорючими електролітами.

Недоліки: Нижча щільність енергії, вища початкова вартість.

Натрієво-іонні батареї

Натрієво-іонні батареї з’являються як альтернатива літій-іонним, особливо в регіонах, де натрій є більш поширеним і економічно ефективним. Вони краще підходять для високотемпературних середовищ і пропонують переваги безпеки.

Переваги: Безпечніше, екологічно чистіше, економічно ефективніше.

Недоліки: Ще знаходиться на ранній стадії розробки, нижча щільність енергії, ніж літій-іонний.

Твердотільні батареї

Твердотільні батареї вважаються наступним рубежем у технології акумуляторів. Вони замінюють рідкий електроліт твердим матеріалом, пропонуючи покращену щільність енергії, безпеку та швидкість заряджання.

Переваги: Вища щільність енергії, швидше заряджання, більша безпека.

Недоліки: Все ще на етапі розробки, висока вартість виробництва.

Повітряно-цинкові батареї

Повітряно-цинкові батареї використовують кисень повітря для реакції з цинком у батареї, виробляючи електрику. Ці батареї стають все більш популярними завдяки своїй високій щільності енергії та екологічним характеристикам.

Переваги: Висока щільність енергії (краща, ніж у багатьох традиційних батарей), менший вплив на навколишнє середовище (виготовлені з великої кількості матеріалів).

Недоліки: Обмежений термін служби, дорогий у виробництві.

Програми: Зазвичай використовується для спеціальних програм, таких як системи резервного живлення та невеликі рішення для зберігання енергії.

Нікель-кадмієві (NiCd) акумулятори

Нікель-кадмієві (NiCd) акумулятори добре відомі своєю міцністю та надійністю. Вони добре працюють при екстремальних температурах і мають тривалий термін служби, що робить їх ідеальними для певних промислових і автономних додатків.

Переваги: Чудова продуктивність при екстремальних температурах, довгий термін служби та циклічний термін служби.

Недоліки: Занепокоєння навколишнім середовищем через токсичну природу кадмію, менша щільність енергії порівняно з літій-іонним.

Програми: Часто використовується в системах резервного живлення, промислових умовах і віддалених автономних місцях.

Сірчано-натрієві (NaS) батареї

Сірчано-натрієві (NaS) акумулятори – це високотемпературні акумулятори, які працюють при температурі близько 300°C (572°F). Ці батареї забезпечують високу щільність енергії та в основному використовуються для великомасштабних додатків, таких як зберігання в мережі та балансування навантаження.

Переваги: Висока щільність енергії, добре підходить для великомасштабного зберігання енергії.

Недоліки: Потрібні спеціальні системи нагрівання для підтримки робочої температури, обмежений термін служби порівняно з літій-іонними.

Програми: В основному використовується для накопичення енергії в комунальному масштабі та балансування електричних навантажень у мережі.

Фактори, які слід враховувати під час вибору BESS

Вибір правильної системи накопичення енергії акумулятора вимагає балансу між кількома факторами. Ось що вам потрібно враховувати:

Потреби в енергії та потужність

Вам потрібна система накопичення енергії від сонячних панелей для вашого дому чи ви керуєте коливаннями електромережі для комунальної компанії? Визначте ємність накопичувача (кВт·год) і вихідну потужність (кВт), необхідні для вашої програми.

Життєвий цикл

Час роботи батареї вказує, скільки разів її можна заряджати та розряджати, перш ніж вона почне втрачати продуктивність. Наприклад, літій-іонні батареї витримують приблизно 5000 циклів, тоді як проточні батареї можуть працювати до 20 000 циклів.

Вартість і бюджет

Вартість BESS залежить від технології, найдорожчими є літій-іонні, за ними йдуть проточні та натрій-іонні батареї. Однак існує кілька фінансових стимулів і знижок, які допомагають зменшити ці початкові витрати, особливо для домовласників, які встановлюють системи зберігання сонячної енергії.

Наприклад, Закон про зниження інфляції (IRA) тепер пропонує 30% податкової пільги для акумуляторів і систем накопичення енергії, що значно перевищує попередні 26%. Ця податкова пільга також застосовується, якщо ви модернізуєте наявні сонячні панелі акумулятором, що спростить оновлення для власників будинків.

Крім федеральних стимулів, місцеві програми також надають фінансові переваги. Наприклад, у Каліфорнії Програма екстреного зменшення навантаження від PG&E дозволяє власникам будинків заробляти гроші на накопиченні електроенергії в акумуляторах, що допомагає зменшити попит на мережу в години пік. Так само в Лонг-Айленді, штат Нью-Йорк, PSEG пропонує авансові знижки на системи зберігання акумуляторів у рамках програми винагород за зберігання акумуляторів. Ці ініціативи допомагають знизити фінансові бар’єри для впровадження накопичувачів енергії, а також сприяють більш стійкій енергетичній мережі.

Вплив на навколишнє середовище

Враховуйте екологічний слід акумуляторної технології. Наприклад, літій-іонні акумулятори мають більший вуглецевий слід, ніж свинцево-кислотні або натрієво-іонні акумулятори. Крім того, технології переробки вдосконалюються, але утилізація батарей залишається проблемою.

Практичні поради та рекомендації

Вибір правильного BESS для ваших потреб може бути надзвичайно складним, але ось контрольний список, який допоможе вам прийняти рішення:

• Оцініть свої потреби в енергії: Скільки енергії вам потрібно зберігати та як довго? Це допоможе визначити необхідний розмір системи.
• Оцінка доступного простору: Розгляньте доступний простір для зберігання акумулятора. Такі системи, як ACE Battery, пропонують компактні конструкції, які ідеально підходять для встановлення в житлових приміщеннях з обмеженим простором.
• Враховуйте бюджет: Який ваш бюджет і які фінансові стимули доступні? Не забудьте перевірити місцеві знижки та податкові пільги, щоб зменшити початкові витрати.
• Враховуйте масштабованість: Чи можна розширити систему, якщо ваші потреби в енергії зростуть? Багато систем, у тому числі ACE Battery, є модульними, що дозволяє легко масштабувати їх у міру зростання потреб у енергії.
• Надайте пріоритет безпеці: Вибирайте системи з вбудованими функціями безпеки, особливо для житлових приміщень. Наприклад, ACE Battery містить передові системи керування температурою для забезпечення безпечної роботи.

Використовуючи цей контрольний список і враховуючи домашні акумуляторні системи зберігання енергії Як і ACE Battery, ви зможете зробити усвідомлений вибір, який відповідатиме як вашим потребам у енергії, так і бюджету.

Висновок

Системи накопичення енергії від акумуляторів (BESS) мають вирішальне значення для підвищення енергоефективності, покращення інтеграції відновлюваних джерел енергії та сприяння більш сталому енергетичному майбутньому. Розуміючи різні типи батарей, їхні переваги та фактори, які слід враховувати під час вибору системи, ви можете прийняти обґрунтоване рішення, яке відповідатиме вашим конкретним енергетичним потребам.

Оскільки технології продовжують розвиватися, нові рішення, такі як твердотільні батареї та натрій-іонні батареї, обіцяють розширити межі того, що можливо у накопиченні енергії. Завдяки правильному BESS, чи то для дому, бізнесу чи великомасштабних електромереж, ми можемо рухатися до чистішого та розумнішого енергетичного майбутнього.