Накопитель энергии: Накопители энергии — Институт энергетики — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Содержание

Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина

Стремительные изменения транспортной сферы и рынка электрогенерации, на котором работает Госкорпорация «Росатом», привели к выделению в 2020 году отдельного бизнес-направления – «Накопители энергии». Отраслевым интегратором было определено ООО «РЭНЕРА» (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»).

Интегратор специализируется на производстве систем накопления энергии на литий-ионных аккумуляторах (ЛИА) разной мощности и сфер применения.

Литий-ионные батареи обладают рядом преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными, щелочными и иными аналогами, обеспечивая заказчику операционную и экономическую эффективность. Они имеют более длительный срок службы, не обладают «эффектом памяти» и могут подзаряжаться в удобное время, что снижает время простоя оборудования. Пластины электродов защищены от коррозии и позволяют формировать различные варианты модульных решений. Накопители на ЛИА герметичны, не требуют обслуживания и отдельной комнаты для подзарядки, что высвобождает помещения и персонал.

Литий-ионные системы накопления энергии производства ООО «РЭНЕРА» используются для:

  • тяговых батарей электротранспорта, а именно электробусов и троллейбусов, легковых электромобилей, легких коммерческих электромобилей (LCV), электропогрузчиков, железнодорожного транспорта, водного транспорта;
  • стационарных систем накопления энергии, а именно электрических сетей и генерации, систем аварийного и бесперебойного энергоснабжения, систем ценозависимого потребления, накопительных систем для возобновляемых источников энергии, зарядных станций;
  • тяговых батарей для спецтехники, а именно складской, клининговой, коммунальной, горно-шахтной, аэропортовой техник, роботов, БПЛА и дронов.


Благодаря внедрению продукции ООО «РЭНЕРА» стало возможным решение проблем разного уровня и критичности последствий. При энергоснабжении изолированных районов в сеть интегрируется любые виды генерации, включая малые и альтернативные источники энергии.

Энергосистема работает в автоматическом режиме с возможностью удаленного мониторинга и управления, повышается энергоэффективность работы объекта, обеспечивается баланс генерации и потребления электроэнергии, существенно снижаются затраты на топливо. Источники бесперебойного питания и системы оперативного постоянного тока обеспечивают мгновенное переключение на питание от батарей в случае исчезновения сетевого напряжения. Осуществляют резервирование питания собственных нужд объектов энергетики.

ООО «РЭНЕРА» располагает несколькими производственными площадками. Первая и старейшая из них находится в Новоуральске, это НПО «Центротех». Там собирают батареи для электротранспорта и некоторые системы для энергетики.

В конце 2020 года отраслевой интегратор открыл новое опытно-промышленное производство накопителей энергии на территории Московского завода полиметаллов. На площадке АО «МЗП» специалисты «РЭНЕРА» ведут НИОКР, изготавливают и испытывают опытные образцы накопителей энергии для логистической спецтехники (тележек, погрузчиков), электробусов, систем оперативного постоянного тока, источников бесперебойного питания.

Наконец, в марте 2021 года ООО «РЭНЕРА» приобрело 49% акций и стало совладельцем Enertech International Inc. (Корея) – одного из мировых лидеров в разработке и производстве литий-ионных ячеек и электродов, модулей и батарей.

В 2021 году было заключено соглашение с Калининградской областью, согласно которому к 2025 году ООО «РЭНЕРА-Энертек» (дочернее предприятие ООО «РЭНЕРА) построит в регионе современный завод по производству литий-ионных ячеек. Проверенная технология и опыт Enertech Inc. будут адаптированы при строительстве первой российской гигафабрики. Производственные мощности завода составят до 3,3 ГВт*ч/год к 2025 году и до 12 ГВт*ч/год к 2030 году.

В настоящее время отраслевой интегратор реализует целый ряд проектов по внедрению ЛИА. Одним из первых стало ?оснащение транспорта «Новосибирского завода химконцентратов» (предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ») литий-ионными батареями. ООО «РЭНЕРА» также подписало соглашение с «АРМЗ Горные машины» (предприятие Горнорудного дивизиона Росатома), согласно которому компания установит свои батареи на выпускаемые «АРМЗ Горные машины» погрузочно-доставочные машины для добычи урана.

Успешно действует интеллектуальный накопитель электроэнергии на 300 кВт·ч на заводе «ЗиО-Подольск» (предприятие машиностроительного дивизиона Росатома). Коммерческая диспетчеризация с применением интеллектуальной системы накопления электроэнергии обеспечивает оптимизацию суточного графика ее потребления, что способствует снижению платежей за мощность. Накопитель физически устанавливается на площадке конечного потребителя и выдает электроэнергию в его внутреннюю сеть в те часы, когда стоимость электроэнергии и мощности максимальна.

Интеллектуальная часть системы осуществляет предиктивную аналитику нагрузки сети и дистанционно управляет графиком заряда и разряда «Коммерческого диспетчера». Особенность системы – постоянное совершенствование алгоритмов на базе методов машинного обучения. Проект реализован по схеме энергосервиса, то есть потребителю не требуется привлечение инвестиций на покупку, установку и наладку оборудования, а также на разработку системы управления и оптимизационных алгоритмов расчета режимов работы.

Аналогичный накопитель в Туле (на 700 кВт·ч) успешно прошел опытно-промышленную эксплуатацию и работает в штатном режиме. В декабре 2021 года в распределительных электросетях компаний «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье» были введены в эксплуатацию еще 18 подобных накопителей энергии от ООО «РЭНЕРА».


Специалисты ООО «РЭНЕРА» готовы делать проекты под ключ, от ТЭО и проектирования до обучения обслуживающего и эксплуатирующего персонала, выдачи гарантий на обслуживание до пяти лет. Компания готова выполнять индивидуальные требования заказчиков по техническим параметрам, а также предлагать гибкие условия и форматы сотрудничества – аренда, лизинг, договора жизненного цикла.

Аддитивные технологии

Перспективные материалы и технологии

Бытовой накопитель энергии

 Параметры                Значения
Однофазная
инверторная
секция
Трехфазная
инверторная
секция
 Инверторная секция мощностью 5 кВт
 Диапазон выходных рабочих напряжений, В от  202 до 235   от 355 до 406
 Номинальное выходное стабилизированное напряжение, В          220         380
 Выходная частота, Гц                      50±0,2
 Предельное значение выходной мощности при 25C (до 3 минут)                       1,1 In
 Предельное значение выходной мощности при 25C (до 30 секунд)
                      1,3 In
 Снижение выходной мощности при 45C (не более), %                        10
 Коэффициент нелинейных искажений (менее), %                         4
 Коэффициент мощности в рабочем диапазоне                   0,8 . .. 1,0
 КПД, %                        90
 Вентиляция           естественная
 Инверторная секция мощностью 10 кВт
 Диапазон выходных рабочих напряжений, В
 от  202 до 235  от 355 до 406
 Номинальное выходное стабилизированное напряжение, В           220          380
 Выходная частота, Гц                     50±0,2
 Предельное значение выходной мощности при 25C (до 3 минут)                      1,1 In
 Предельное значение выходной мощности при 25C (до 30 секунд)                      1,3 In
 Снижение выходной мощности при 45C (не более), %                       10
 Коэффициент нелинейных искажений (менее), %                        4
 Коэффициент мощности в рабочем диапазоне                  0,8 . .. 1,0
 КПД, %                      90
 Вентиляция              принудительная

Международный рынок накопителей энергии | «Делойт», СНГ

Основные факторы рынка

Что движет рынком накопителей энергии?

1. Снижение расходов и повышение производительности.

Это, в частности, касается литий-ионных аккумуляторов. Рост рынка электромобилей и экономия масштаба в связи с увеличением объемов производства ведет к снижению затрат и повышению производительности.

2. Модернизация электросетей. Распространение накопителей энергии идет параллельно с модернизацией электросетей, включая переход на интеллектуальные сети. Применение аккумуляторов помогает в полной мере реализовать потенциал интеллектуальных технологий, и наоборот.

3. Переход к использованию возобновляемых источников энергии во всем мире. Внедрению решений, основанных на использовании батарейных накопителей энергии, способствует широкая международная поддержка инициатив, направленных на использование возобновляемых источников энергии и сокращение вредных выбросов в атмосферу. Эта тенденция особенно заметна в корпоративном и государственном сегментах экономики.

4. Участие в работе оптовых рынков электроэнергии. Батарейные накопители энергии помогают балансировать нагрузки в сети и повышать качество отпускаемой электроэнергии независимо от источника генерации. Почти в каждой рассмотренной нами стране идут процессы пересмотра структуры оптового рынка электроэнергии, в которых накопителям отводится роль провайдеров мощности и вспомогательных услуг.

5. Финансовые стимулы. Южная Корея, Италия и другие страны расширяют набор финансовых стимулов для инвестиций в производство накопителей энергии. Это говорит о том, что правительства этих стран понимают выгодность включения накопителей энергии в производственно-сбытовую цепочку электроэнергии.

6. Сокращение применения «зеленых» тарифов и взаимозачета электроэнергии. В некоторых странах сокращение практики применения «зеленых» тарифов (feed-in tariff) и взаимозачета электроэнергии (net metering) сопровождается распространением не учитываемых в плановом диспетчерском графике накопителей энергии, поскольку в отсутствие подобных стимулов потребители электроэнергии стремятся извлечь максимум выгоды из собственных крыш, используя их для установки солнечных батарей.

7. Стремление к автономности. Приобретение систем хранения электроэнергии обусловлено не только финансовыми факторами. Например, в Германии мотивами приобретения таких систем могут послужить экологические идеи, стремление граждан к независимости от коммунальных организаций и стабильности, а также заинтересованность в технической стороне вопроса1. Аналогичным образом, стремление к автономности не в последнюю очередь объясняет интерес населения к накопителям энергии в Великобритании и Австралии2, 3.

8. Политика правительства. Многие страны начинают заниматься вопросами хранения энергии, получаемой из возобновляемых источников, стремясь сократить зависимость от импорта энергоносителей, повысить надежность и стабильность своих энергетических систем, выполнить задачи, связанные с защитой окружающей среды и снижением выбросов в атмосферу двуокиси углерода.

Аренда промышленных накопителей энергии Y.Cube – мобильные системы аккумулирования энергии в контейнерном исполнении

Наши полностью интегрированные, готовые решения для аккумулирования энергии – это гарантия максимальной эффективности и результативности системы. Благодаря оптимизации каждого компонента они обеспечивают оптимальную производительность, минимизируют эксплуатационные расходы и снижают объем углеродных выбросов. 

Вам нужно организовать энергоснабжение микросети, повысить надежность гибридной системы или оптимизировать текущую модель с помощью интеллектуального управления энергией? Наши решения к вашим услугам!

Круглосуточная поддержка, надежность и отсутствие рисков

Без всякой предоплаты и за конкурентоспособную стоимость аренды мы гарантируем бесперебойную работу наших аккумуляторов и полное отсутствие проблем – услуги по эксплуатации и техническому обслуживанию, удаленный мониторинг и гарантия эксплуатационных характеристик входят в стоимость. Если польза, получаемая вами благодаря нашему аккумулятору, 
окажется меньше той, на которую вы рассчитывали, позвоните нам, и мы заберем его обратно.

ГОТОВОЕ И КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ

Наши контейнерные аккумуляторы представляют собой готовые к установке системы, все компоненты которых находятся в одном корпусе. В комплект этих решений входят аккумуляторные батареи, преобразователи, компоненты для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, а также вспомогательные средства, испытанные и собранные нашими специалистами, управляемые при помощи наиболее эффективного программного обеспечения на рынке.

ГИБКИЙ КОНТРАКТ 

Наши контракты заключаются всего на шесть месяцев и предусматривают регулярную оплату комиссии на ежемесячной или ежегодной основе. Условия контракта можно изменить в соответствии с потребностями вашего бизнеса или ситуацией на рынке.

 

Модульность и масштабируемость

В нашем решении применяется модульный подход. Можно легко совместить несколько отдельных блоков для обеспечения энергоемкости и мощности, необходимых для вашего бизнеса. У нас есть мелко- и крупномасштабные решения для аккумулирования энергии, которые можно использовать в различных сферах применения – установки, вырабатывающие от нескольких сотен кВт до нескольких МВт, в течение нескольких минут или часов.

 

Высокоэнергетический литий-ионный LiFePO4 батарейный шкаф / Модульные накопители энергии UniPower / «НПК Морсвязьавтоматика»

Компания ООО «НПК МСА» производит накопители энергии типов НЭ-650-ххх, НЭ-750-ххх, НЭ-850-ххх, НЭ-950-ххх судового назначения.

Накопители энергии предназначены для питания судового электрооборудования, оборудования автоматизации, сигнализации и связи на судах морского и речного флота. Изделие так же может применяться на промышленных объектах.

Накопитель энергии представляет собой металлический шкаф с установленными в него однотипными перезаряжаемыми литий-ионными батарейными модулями типов МБ-160 или МБ-125. Управление осуществляется с помощью встроенного модуля управления.

Накопители энергии – высоковольтные системы хранения большой мощности и энергетики с огромным разнообразием применения в наземных и морских комплексах с долгосрочным периодом стабильной и безопасной эксплуатации.

  • Резервные накопители для источников и электростанций на ВИЭ
  • Гибридные и полностью электрические подвижные средства
  • Эффективное распределение нагрузок на электростанциях
  • Дополнительные мощности для промышленных предприятий
  • Мобильные комплексы хранения энергии
  • Для любых систем напряжения до 1000 B
  • Для стационарного или мобильного применения
  • Для любых мощностей до 10МВт
  • Высоковольтная система российского производства
  • Система хранения под ключ
  • Удобство и быстрота замены модулей
  • Простота интеграции с различными зарядными станциями
  • Готовый элемент Smart-grid систем
  • Система контроля SOH цикличности и старения ячеек
  • Управление SOC на каждой ячейке
  • Использование литий-ионных LiFePO4 максимальной надежности
  • Собственная система управления обеспечивает аварийное отключение модуля/накопителя для оперативного обслуживания и ремонта
  • Система управления содержит раздел черного ящика для хранения истории эксплуатации и аварийных сбоев
Технические характеристики накопителей энергии типа НЭ-650-ххх

Параметр

НЭ-650-160

НЭ-650-125

Значение

Встроенный батарейный модуль

МБ-160

МБ-125

Максимальное  напряжение заряда, В

759,2

Максимальный диапазон выходных напряжений, В постоянного тока

520…760

Конечное напряжение при разряде НЭ, В

603,2

Емкость, А*ч

160

125

Энергоемкость, кВт*ч

104

80,6

Габариты, мм

1700 х 840 х 741

Масса, кг

1156

1123

Тип установки МБ

выдвижной

Количество МБ

13

Класс защиты

IP 44

Температура заряда, °С

0…+45

Температура разряда, °С

–15…+55

Предельная температура, °С

–20…+55

Наличие клеммой колодки для подключения внешнего кабеля

Да

Материал корпуса

металл

Наличие цоколя

да

Транспортировка с АКБ

да

Технические характеристики накопителей энергии типа НЭ-750-ххх

Параметр

НЭ-750-160

НЭ-750-125

Значение

Встроенный батарейный модуль

МБ-160

МБ-125

Максимальное  напряжение заряда, В

876

Максимальный диапазон выходных напряжений, В постоянного тока

600…876

Конечное напряжение при разряде НЭ, В

696

Емкость, А*ч

160

125

Энергоемкость, кВт*ч

120

93

Габариты, мм

1910 х 840 х 741

Масса, кг

1311

1273

Тип установки МБ

выдвижной

Количество МБ

15

Класс защиты

IP 44

Температура заряда, °С

0…+45

Температура разряда, °С

–15…+55

Предельная температура, °С

–20…+55

Наличие клеммой колодки для подключения внешнего кабеля

Да

Материал корпуса

металл

Наличие цоколя

да

Транспортировка с АКБ

да

Технические характеристики накопителей энергии типа НЭ-850-ххх

Параметр

НЭ-850-160

НЭ-850-125

Значение

Встроенный батарейный модуль

МБ-160

МБ-125

Максимальное  напряжение заряда, В

992,8

Максимальный диапазон выходных напряжений, В постоянного тока

680…993

Конечное напряжение при разряде НЭ, В

788,8

Емкость, А*ч

160

125

Энергоемкость, кВт*ч

136

105,4

Габариты, мм

2120 х 840 х 741

Масса, кг

1466

1423

Тип установки МБ

выдвижной

Количество МБ

17

Класс защиты

IP 44

Температура заряда, °С

0…+45

Температура разряда, °С

–15…+55

Предельная температура, °С

–20…+55

Наличие клеммой колодки для подключения внешнего кабеля

Да

Материал корпуса

металл

Наличие цоколя

да

Транспортировка с АКБ

да

Технические характеристики накопителей энергии типа НЭ-950-ххх

Параметр

НЭ-950-160

НЭ-950-125

Значение

Встроенный батарейный модуль

МБ-160

МБ-125

Максимальное  напряжение заряда, В

999

Максимальный диапазон выходных напряжений, В постоянного тока

760…999

Конечное напряжение при разряде НЭ, В

881,6

Емкость, А*ч

160

125

Энергоемкость, кВт*ч

152

117,8

Габариты, мм

2330 х 780 х 710

Масса, кг

1621

1572

Тип установки МБ

выдвижной

Количество МБ

19

Класс защиты

IP 44

Температура заряда, °С

0…+45

Температура разряда, °С

–15…+55

Предельная температура, °С

–20…+55

Наличие клеммой колодки для подключения внешнего кабеля

Да

Материал корпуса

металл

Наличие цоколя

да

Транспортировка с АКБ

да


A, мм B, мм C, мм
Накопитель энергии НЭ-650-ххх 1700 840 741
Накопитель энергии НЭ-750-ххх 1910 840 741
Накопитель энергии НЭ-850-ххх 2120 840 741
Накопитель энергии НЭ-950-ххх 2330 840 741

Россети Центр – Белгородэнерго: накопитель электроэнергии представлен участникам международной конференции по цифровизации

20 Ноября 2020

⁠Проект системы накопления электроэнергии (СНЭ) в сети 0,4 кВ, реализованный «Россети Центр Белгородэнерго», представлен на Международной инженерно-технологической конференции по направлениям цифровой трансформации электроэнергетики EnergyNet. CON 2020. Конференция прошла 19 ноября в онлайн формате и включала в себя технические секции, круглые столы и keynote-сессии.

В ходе прямой трансляции из микрорайона Юго-Западный г. Белгорода главный инженер Белгородских электрический сетей «Россети Центр Белгородэнерго» Александр Куликов рассказал участникам об устройстве накопителя, технических характеристиках и преимуществах нового метода решения вопросов качества поставляемой электроэнергии.

Первый в «Россети Центр» накопитель электроэнергии установлен на участке воздушной линии 0,4 кВ протяженностью два километра, питающей 69 бытовых потребителей, для устранения проблемы пониженного напряжения в часы пиковых нагрузок.

Докладчик пояснил, что работа накопителя полностью синхронизирована с сетью, от которой он заряжается в часы минимального потребления и куда выдает энергию в часы максимальных нагрузок. Выравнивание графика нагрузок и сглаживание пиков потребления не только нормализует напряжение в сети, но и снижает потери электроэнергии.

В режиме видеосвязи участники конференции познакомились с внутренним устройством накопителя.

Инновационная система накопления электроэнергии реализована на базе современной литий-ионной аккумуляторной батареи емкостью 53 кВтч, оснащенной полупроводниковым преобразователем мощностью 10 кВА, выполняющим функции зарядного устройства и инвертора при выдаче мощности, а также автоматическими системами управления и учета электроэнергии, устройством защиты от перегрузок. Современное оборудование телемеханики и связи обеспечивает передачу в Центр управления сетями данных о наличии или отсутствии напряжения в сети, уровне заряженности батареи и других рабочих параметрах. Реализовано дистанционное управление включением и отключением устройства.

«Рабочий цикл накопителя разработан и запрограммирован на основании суточных графиков потребления электроэнергии, – пояснил главный инженер Белгородских электрический сетей «Россети Центр Белгородэнерго» Александр Куликов. – В ночные часы, когда люди отдыхают, устройство накапливает энергию, а затем в вечернее время пиковых нагрузок отдает ее в сеть. Таким образом система ликвидирует тот незначительный дефицит мощности, при котором радикальные решения по реконструкции и разукрупнению сети в принципе не целесообразны. Более того, данная технология делает электроэнергию запасаемой и снимет необходимость строгой согласованности процессов ее производства и потребления, что крайне актуально в настоящее время».

В заключение докладчик подчеркнул, что в Белгородэнерго в рамках «дорожной карты» по внедрению систем накопления электроэнергии, подготовленной межведомственной рабочей группой при Минпромторге при участии «Россетей», устанавливаются еще 4 СНЭ в электрических сетях «цифровых» РЭС в Белгородском, Яковлевском, Валуйском и Борисовском районах Белгородской области.

Двухконтурный накопитель энергии для гибридных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии

Abstract: Актуальность. Актуальной задачей технико-экономического развития северных и восточных регионов России является обеспечение надежного и эффективного электроснабжения потребителей, территориально расположенных в отдаленных, труднодоступных районах. Перспективным способом решения данной проблемы является применение гибридных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии. Характерной особенностью режимов гибридных систем, особенно с высоким уровнем замещения топлива, является наличие пульсаций в зарядно-разрядных токах аккумуляторных батарей, используемых в качестве накопителей энергии. Эксплуатация аккумуляторных батарей в режиме импульсных токов приводит к быстрой деградации их характеристик и сокращению срока службы, что обуславливает снижение надежности системы электроснабжения и увеличение себестоимости генерируемой электроэнергии. Существенным недостатком гибридных систем, построенных по известным стандартным схемам, является неэффективное использование потенциала первичной возобновляемой энергии, что особенно критично для энергетических систем, территориально расположенных в районах с суровыми климатическими условиями. В статье предложены технические решения, позволяющие устранить обозначенные проблемы. Цель: поиск и разработка технических решений, обеспечивающих повышение надежности и эффективности гибридных энергетических систем с высоким уровнем замещения топлива. Методы: математическое и компьютерное моделирование с использованием программной среды MatLab/Simulink. Результаты. Предложен новый способ построения и алгоритм управления режимами гибридных энергетических систем, обеспечивающих повышение их надежности и энергетической эффективности. Представлены результаты моделирования рабочих режимов гибридной электростанции с высоким уровнем замещения топлива, которые доказывают, что предложенный способ построения и алгоритм управления режимами обеспечивают надежное и эффективное управление балансом мощности гибридной энергетической системы во всех возможных эксплуатационных режимах. Применение двухконтурного накопителя энергии с предложенным алгоритмом управления обеспечивает снижение интенсивности отказов гибридной энергетической системы на 5,7 %, увеличение эксплуатационного ресурса аккумуляторных батарей на 50 %, повышение эффективности использования энергии возобновляемых источников на 28 % в сравнении со стандартными способами построения гибридных электростанций.
Relevance. The urgent task of technical and economic development of the northern and eastern regions of Russia is to provide reliable and efficient power supply to consumers, geographically located in remote, hard-to-reach areas. The use of hybrid energy systems with renewable energy sources is a promising way to solve this problem. A characteristic feature of the modes of hybrid systems, especially with a high level of fuel replacement, is the presence of ripples in charge-discharge currents of batteries used as energy storage devices. The operation of batteries in the mode of pulsed currents leads to rapid degradation of their characteristics and reduction in the service life, which leads to decrease in reliability of the power supply system and increase in the cost of generated electricity. A significant drawback of hybrid systems built according to well-known standard schemes is the inefficient use of the potential of primary renewable energy, which is especially critical for power systems geographically located in areas with severe climatic conditions. The article proposes technical solutions to eliminate the indicated problems. Aim of the study is to search for and develop technical solutions to improve the efficiency of hybrid energy systems with a high level of fuel substitution. Methods: mathematical and computer modeling using the Matlab/Simulink software environment. Results. We offer a new method of construction and control algorithm of the modes of hybrid energy systems, which provide increasing their reliability and energy efficiency. The results of the modeling and the operating modes of a hybrid power plant with a high level of fuel substitution are presented, which proves that the proposed method of construction and the control algorithm provides reliable and efficient control of the power balance of a hybrid power system in all possible operating conditions. The application of the proposed algorithm in a dual-circuit energy storage device provides 5,7 % reduction in the failure rate of the hybrid power system, increasing the operating life of the batteries by 50 %, more efficient use of renewable energy by 28 % compared with conventional methods of construction of hybrid plants.

Материалы для тонкой настройки накопителей энергии с использованием архитектурного проектирования и проектирования конструкций

Схема процессов зарядки и разрядки Кредит: Прикладные материалы и интерфейсы ACS

Исследователи в области энергетики из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) сообщили о прогрессе в использовании контролируемого архитектурного проектирования и структурной инженерии в качестве метода точной настройки материалов для обеспечения одновременно высокой мощности и высокой плотности энергии для электрохимического хранения в портативных устройствах.

Разработанный материал, состоящий из наночастиц оксида церия, синтезированных до постоянной толщины и имплантированных ионами молибдена в Центре ускорительных исследований ANSTO, продемонстрировал многообещающие характеристики для использования в качестве интеркаляционного псевдоконденсатора.

Д-р Прамод Коши, д-р Саджад С. Мофарах, г-н Ксиароран Чжэн и их коллеги из Школы материаловедения и инженерии Университета Нового Южного Уэльса, Лаборатории физики твердого тела в Бангладеш и ANSTO сообщили о точной настройке упорядочения кислородных вакансий и формирование канала в оксиде церия, имплантированном ионами молибдена, для достижения интеркалированной псевдоемкости.

Результаты были опубликованы в журнале ACS Applied Materials and Interfaces .

Группа основывалась на работе, начатой ​​в 2017 году. В более ранней статье, опубликованной в журнале Nature Communications в 2019 году, впервые описывался ультратонкий CeO 2−x для псевдоемкостных приложений хранения энергии.

В самой последней работе исследователи произвели структурные модификации оксида переходного металла путем изготовления двумерных наночешуек из богатого дефектами оксида церия толщиной всего 12 нанометров на подложке из вспененного никеля.

Внутренние дефекты были введены в наночешуйки путем применения условий восстановления в атмосфере N 2 .

«Нашей первой стратегией было создание кислородных вакансий в системе с помощью восстановительной атмосферы», — объяснил соавтор доктор Мофара из Университета Нового Южного Уэльса.

Нанохлопья имеют высокое отношение поверхности к объему и короткие пути поперечного сечения, которые усиливают процессы переноса ионного заряда.

Инженерия поверхности была направлена ​​на формирование упорядоченных каналов кислородных вакансий (массива точечных дефектов 0D), которые обеспечивали атомный канал для интеркаляции.

Наличие стабильных кислородных вакансионных каналов со значительно большим количеством активных центров на поверхности и в подповерхностных областях в наночешуйках улучшало емкость.

Исследована роль дефектов в электроосажденном CeO 2−x отжигом как на воздухе, так и N 2 .

Сокращение увеличило гравиметрическую емкость на 77 процентов.

Моделирование с использованием теоретического моделирования подтвердило, что уменьшение поверхности приводит к образованию упорядоченных каналов кислородных вакансий.

«Он не был бы очень эффективным в качестве псевдоконденсатора, если бы не был двухмерным. В идеале, с нанослоем атомной толщины, у вас есть все активные центры, чтобы внести свой вклад в процесс заряда/разряда, поскольку нет никакой разницы между объемным и поверхности», — сказал доктор Мофара.

Исследователи использовали канал имплантации низкоэнергетических ионов на ускорителе Sirius в Центре исследований ускорителей ANSTO, чтобы имплантировать низкоэнергетические ионы молибдена Mo 6+ в двумерный материал.

Ученые-инструментологи д-р Арманд Атанасио и д-р Мадхура Манохар провели процесс внедрения ионов.

Считается, что это первое использование ионной имплантации для улучшения характеристик интеркаляционного псевдоконденсатора.

«Большую часть времени наши ускорители используются для анализа характеристик материала. Имплантация низкоэнергетичных ионов отличается тем, что она модифицирует материал, изменяя его функциональные свойства поверхности», — сказал д-р Атанасио.

Введение атомов молибдена в кристаллическую структуру генерировало электроны, которые облегчали перенос заряда, повышая общую электропроводность.

«Это была наша вторая стратегия бомбардировки слоя оксида церия ионами металла, в данном случае молибдена, для улучшения проводимости системы. Считается, что часть церия удаляется из системы во время этого процесса», — сказал доктор Коши.

«Мы используем низкую энергию, поэтому можем использовать низкие концентрации. Кроме того, этот метод не разрушает поверхность», — сказал доктор Коши.

Генерация электронов не изменила энергетическую зону, но способствовала усиленному переносу электронов через запрещенную зону.

Процессы имплантации ионов молибдена

и восстановления увеличили удельную емкость на 133%, в то время как сохранение емкости увеличилось с 89 до 95%.

Без архитектурных и структурных модификаций оксид церия был бы непригоден в качестве псевдоконденсатора, так как он имеет плотно упакованную кристаллическую структуру нестратифицированного характера и имеет только две степени окисления (т.е. Ce 3+ и Ce 4+ ), которые могут переключаться друг на друга в процессе заряда/разряда.

«Никто не видел такого поведения оксида церия, и это было из-за структурных модификаций, которые мы внесли в материал», — сказал д-р Мофара.

Группа намерена поэкспериментировать с другими ионами, чтобы увидеть, можно ли еще улучшить емкость.


Создавая будущее с помощью новых оксидно-ионных проводников на основе перовскита
Дополнительная информация: Саджад С.Мофарах и др., Создание контролируемых объемных кислородных вакансий в сверхтонком CeO2-x с помощью протона для приложений с псевдоемкостным хранением энергии, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-10621-2

Xiaoran Zheng et al, Роль упорядочения кислородных вакансий и формирования каналов в настройке интеркаляционной псевдоемкости в нанохлопьях CeO2–x, имплантированных одним ионом Mo, ACS Applied Materials & Interfaces (2021). DOI: 10.1021/acsami.1c14484

Предоставлено Австралийская организация ядерной науки и технологий (ANSTO)

Цитата : Тонкая настройка материалов для хранения энергии с использованием архитектурного проектирования и проектирования конструкций (24 февраля 2022 г.) получено 25 февраля 2022 г. с https://физ.org/news/2022-02-fine-tuning-materials-energy-storage.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Программное обеспечение Athena® компании Stem выбрано по доступной мощности для оптимизации портфеля систем хранения энергии мощностью до 2 ГВтч в ERCOT Техас

САН-ФРАНЦИСКО И РОЛИ, Н.C., 24 февраля 2022 г. –(BUSINESS WIRE) –Stem, Inc. (“Stem” или “Компания”) (NYSE: STEM), мировой лидер в области программного обеспечения для хранения энергии на основе искусственного интеллекта (ИИ). и услуги, сегодня объявила, что Компания была выбрана для предоставления интеллектуальных решений для хранения энергии в Техасе компании Available Power («AP»), разработчику, который проектирует, разрабатывает и развертывает распределенные энергетические ресурсы и системы микросетей для коммерческой и промышленной недвижимости.

Это стратегическое партнерство дает Stem эксклюзивные права на поставку собственного программного обеспечения для интеллектуального хранения энергии Athena ® для систем накопления энергии на 100 участках перед счетчиком (FTM) по всему штату Техас.Ожидается, что портфель проектов будет иметь стоимость более 500 миллионов долларов США и будет завершен поэтапно, начиная с развертывания первых 20 систем к началу 2023 года. Совет Техаса (ERCOT) с дополнительным одним гигаваттом (ГВт) или двумя гигаватт-часами (ГВтч) гибкой электроэнергии на 20 лет.

ERCOT отвечает за поставку 90 процентов электроэнергии штата для более чем 25 миллионов человек по всему Техасу.Ожидается, что рынок хранения энергии в ERCOT вырастет более чем на 10 ГВтч в течение следующих пяти лет по мере роста использования возобновляемых источников энергии, а государство уделяет приоритетное внимание устойчивости сети.

AP будет содействовать выполнению всего объема работ по проектам, от разработки хранилищ энергии до маркетинга и продажи активов по мере их ввода в эксплуатацию. Stem предоставит оборудование для хранения аккумуляторов на каждой площадке, включит Athena Bidder TM для оптимизации торгов и диспетчеризации систем (на основе динамики рынка в режиме реального времени) и организует портфель хранилищ энергии в единую интегрированную энергетическую систему. интеллектуальная платформа.Полный спектр программного обеспечения и услуг Stem также включает моделирование доходов, консультации по оборудованию аккумуляторов и поддержку разработки для успешного завершения этих проектов.

История продолжается

Джон Кэррингтон, главный исполнительный директор Stem, прокомментировал: «Это партнерство с Available Power демонстрирует способность Stem поддерживать разработчиков на протяжении всего жизненного цикла проекта и обеспечивать лучшее в своем классе управление большими портфелями проектов по хранению энергии. ведущее на рынке программное обеспечение Athena ® , расширенное приложение Bidder TM , знание системных операций и способность быстро развертывать проекты помогут Available Power быстро выйти на рынок и создать исключительную ценность.

Дэниел Грегори, главный исполнительный директор AP, добавил: “Мы выбрали партнерство со Stem из-за их беспрецедентного опыта в области энергетики и надежности цепочки поставок, чтобы удовлетворить наши потребности, от оптимизации доходов и экономии до навигации по энергетическим рынкам. Их программное обеспечение Athena ® дает нам уникальную возможность существенно повысить эксплуатационную эффективность нашего растущего портфолио накопителей энергии, и мы с нетерпением ждем совместной работы над этими проектами». решения, отвечающие на вызовы современного динамичного энергетического рынка.Сочетая передовые решения по хранению энергии с Athena ® , аналитической платформой мирового класса на основе искусственного интеллекта, Stem позволяет клиентам и партнерам оптимизировать использование энергии, автоматически переключаясь между питанием от батареи, генерацией на месте и питанием от сети. Решения Stem помогают корпоративным клиентам получать выгоду от экологически чистой, адаптивной энергетической инфраструктуры и достигать самых разных целей, включая сокращение расходов, отказоустойчивость, устойчивость, экологическую и корпоративную ответственность, а также инновации. Stem также предлагает полную поддержку для партнеров по солнечной энергетике, заинтересованных в добавлении хранилища к автономным, общественным или коммерческим солнечным проектам — как за счетчиком, так и перед ним. С приобретением AlsoEnergy Stem стал лидером в области управления солнечными активами, предлагая разработчикам проектов, владельцам активов и коммерческим клиентам интегрированное решение для управления и оптимизации солнечной энергии и хранения энергии. Для получения дополнительной информации посетите www.stem.com.

О доступной мощности

Доступная мощность предоставляет комплексное решение для монетизации малоиспользуемой недвижимости путем аренды земли и размещения надежных распределенных энергетических систем, которые служат локальным ресурсом оптового рынка электроэнергии.Высококвалифицированная команда AP, состоящая из экспертов по коммунальным предприятиям, профессиональных инженеров и руководителей проектов, оценивает отдельные объекты в контексте сети и адаптирует сквозную энергетическую систему, предназначенную для максимизации производительности и рентабельности в каждом месте или в рамках более крупного портфолио. От определения объекта до внедрения системы, AP и ее партнеры управляют всем объемом работ и несут ответственность за привлечение проектного капитала, получение разрешений и подключение к сети, закупку оборудования и интеллектуальных технологий, надзор за строительством и монтажом объекта, а также за эксплуатацию и техническое обслуживание. активов для обеспечения оптимальной производительности и ценности в долгосрочной перспективе.Для получения дополнительной информации посетите: https://www.available-power.com/.

Предостережение в отношении заявлений прогнозного характера

Этот пресс-релиз, а также другие заявления, которые мы делаем, содержат «заявления прогнозного характера» по смыслу федерального законодательства о ценных бумагах, включая любые заявления, не являющиеся историческими фактами . Такие утверждения часто содержат такие слова, как «ожидать», «может», «может», «полагать», «предсказывать», «планировать», «потенциальный», «прогнозировать», «прогнозировать», «прогнозировать», «оценивать, «намереваться», «предвидеть», «амбиции», «цель», «цель», «думать», «должен», «мог бы», «был бы», «будет», «надеюсь», «увидит», « скорее всего» и другие подобные слова. Прогнозные заявления касаются вопросов, которые в той или иной степени неопределенны, таких как расширение нашей деятельности в Техасе, успех партнерства Stem-Available Power; уровень внедрения возобновляемых источников энергии в Техасе; сокращение выбросов парниковых газов (ПГ); интеграция и оптимизация энергетических ресурсов; бизнес-стратегии Stem и его клиентов; глобальная приверженность декарбонизации; Способность Stem привлекать новых клиентов или удерживать существующих клиентов, а также проникать на существующие рынки или расширяться на новые рынки; Способность Stem снижать риски цепочки поставок и иным образом управлять цепочками поставок и каналами сбыта; продолжающаяся серьезность, масштабы и продолжительность пандемии COVID-19, а также результаты нашей будущей деятельности.Такие прогнозные заявления подвержены риску, неопределенности и другим факторам, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут существенно отличаться от тех, которые выражены или подразумеваются в таких прогнозных заявлениях. Эти прогнозные заявления основаны на предположениях и оценках, которые, хотя Stem и его руководство считают разумными, зависят от изначально неопределенных факторов и рисков, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут существенно отличаться от текущих ожиданий, включая расширение нашей деятельности в Техасе, риск того, что штат Техас не освоит возобновляемые источники энергии так быстро, как ожидалось, или в той степени, в которой это ожидается, риск того, что партнерство Stem-Available Power не будет таким успешным, как ожидалось, наша неспособность достичь наших финансовых и производственных целей и другие прогнозы и ожидания; наша неспособность реализовать ожидаемые доходы от наших долгосрочных контрактов; наша неспособность расти и управлять с прибылью; риски, связанные с разработкой и работой наших систем хранения энергии и программных услуг; наша неспособность помочь сократить выбросы парниковых газов; наша неспособность беспрепятственно интегрировать и оптимизировать энергетические ресурсы; риск того, что глобальное обязательство по декарбонизации может не реализоваться, как мы прогнозируем, или даже если это произойдет, мы не сможем извлечь из этого выгоду; нашу неспособность заключать новые контракты с клиентами, которых мы преследуем, или удерживать или улучшать существующих клиентов, далее проникать на существующие рынки или расширяться на новые рынки; наша неспособность обеспечить достаточные запасы от наших поставщиков для удовлетворения потребительского спроса и предоставить нам контрактное количество оборудования; сбои или перебои в цепочке поставок; задержки производства или доставки; сбои в продажах, производстве, обслуживании или других видах деятельности; наша неспособность привлекать и удерживать квалифицированный персонал; риск того, что на наш бизнес, финансовое положение и результаты деятельности могут отрицательно повлиять другие политические, экономические, деловые и конкурентные факторы; а также другие риски и неопределенности, указанные в разделе «Факторы риска» в заявлении о регистрации формы S-1, поданном в SEC 19 июля 2021 г. , и в наших последних формах 10-K, 10-Q и 8- K подано или передано в SEC.Если один или несколько из этих или других рисков или неопределенностей материализуются (или последствия любых таких изменений развития), или если наши основные предположения окажутся неверными, фактические результаты могут существенно отличаться от тех, которые отражены в наших прогнозных заявлениях. Заявления в этом пресс-релизе сделаны на дату этого выпуска, и Stem отказывается от каких-либо намерений или обязательств по публичному обновлению или пересмотру таких заявлений, будь то в результате новой информации, будущих событий или иным образом.

Посмотреть исходную версию на businesswire.com: https://www.businesswire.com/news/home/20220224005185/en/

Контакты

Stem Контакты для инвесторов
Ted Marcberg ICR, Stem 9015
[email protected]

Контактное лицо Stem Media
Кори Зискинд, ICR
[email protected]

Контактное лицо Power Media
Бенджамин В. Грегори 9000powercom 9000powercom Гейтс и Крис Сакка инвестируют 50 миллионов долларов в Antora Energy

Художник изображает «тепловую батарею» Antora Energy.

Фото предоставлено Antora Energy

Декарбонизация в масштабах, необходимых для достижения целей по смягчению последствий глобального потепления, потребует радикального переосмысления глобальной инфраструктуры. Тяжелая промышленность — это большая часть головоломки, которую часто упускают из виду.

Соучредитель Microsoft Билл Гейтс В своей книге 2021 года «Как избежать климатической катастрофы» Гейтс написал, что процесс производства таких вещей, как цемент, сталь и пластик, является крупнейшим источником выбросов парниковых газов во всем мире.Во многом это связано с тем, что высокотемпературное тепло, необходимое для промышленных процессов, обычно поступает из природного газа.

Гейтс через инвестиционное подразделение Breakthrough Energy Ventures в настоящее время поддерживает стартап, который находится на самой ранней стадии решения проблемы с помощью технологий.

Компания Antora Energy, основанная в 2018 году, получает энергию с нулевым уровнем выбросов из возобновляемых источников энергии, таких как ветряные и солнечные фермы, и преобразует ее в тепло, которое хранится в твердых углеродных блоках, изолированных в виде тепловой батареи.Оттуда накопленная энергия используется в качестве тепла в промышленных процессах, необходимых для производства таких материалов, как цемент и сталь, или преобразуется в электричество.

В своих усилиях по достижению своих амбициозных целей Антора заявила в среду, что привлекла 50 миллионов долларов в рамках раунда финансирования под руководством Breakthrough и Lowercarbon Capital Криса Сакки. Венчурное подразделение энергетического гиганта Shell также внесло свой вклад в сделку.

Тепловая батарея «Антора» предназначена для замены котла, работающего на природном газе, и по размерам будет сопоставима с небольшим домом или большим грузовым прицепом.Если Antora добьется успеха, она будет продаваться крупным промышленным компаниям, предлагая альтернативу с нулевым уровнем выбросов по более низкой цене.

«Антора производит тепло и электричество из солнечной энергии по ценам ниже, чем сжигание газа», — написал Сакка в электронном письме. «Нефтегазовая промышленность может сколько угодно отрицать изменение климата, но покупатели всегда будут выбирать вариант с более низкой ценой, а это означает отказ от ископаемого топлива».

Антора пока остается лабораторным проектом. Генеральный директор Эндрю Понец сказал, что не ожидает, что развертывание начнется до конца 2023 года.

«Только в последние несколько лет ветер и солнечная энергия стали достаточно дешевыми, чтобы вы могли напрямую конкурировать с ископаемым топливом в чем-то вроде промышленного тепла», — сказал Понец в интервью. «Было бы бессмысленно делать то, что делаем мы, если бы за последние несколько лет не произошло такого масштабного изменения в энергетическом ландшафте».

Ponec работает в отрасли достаточно долго, чтобы увидеть изменения. Ранее он основал Dragonfly Systems, солнечную компанию, которая была приобретена SunPower в 2014 году. Через пару лет после приобретения он вернулся в Стэнфорд, чтобы получить степень в области инженерии энергетических систем.

Там он встретил соучредителя Джастина Бриггса. Они связались с Дэвидом Бирманом, который только что основал компанию с таким же видением. Трое объединили свои усилия, чтобы начать Антору.

«Самая большая возможность, которую мы увидели, заключалась в том, как взять весь этот очень недорогой ветер и солнечную энергию и применить его в различных областях экономики, производящих много углерода», — сказал Понек.

Сборка прототипа Antora Energy.

Фото предоставлено Трейсом Коди, Antora Energy.

Тостер для блоков углерода

Промышленный рынок не так заметен для публики, как ориентированные на потребителя продукты, такие как электромобили Tesla. Но это так же важно, когда речь идет об обезуглероживании.

«Поиск безопасных для климата решений для подачи высокотемпературного теплового тепла для промышленных процессов является важной и сложной задачей, которую мы пытаемся решить», — сказал Кармайкл Робертс, инвестор Breakthrough Energy Ventures.

Понек сказал, что технология Анторы действует “точно так же, как тостер”. Машина нагревает углерод, который затем изолируют, удерживая энергию в виде тепла до тех пор, пока она не понадобится для таких вещей, как производство цемента и стали.

«Прокаливание известняка происходит только при температуре выше 1000 градусов по Цельсию, поэтому необходимо иметь хранилище с очень высокой температурой, чтобы запустить эту реакцию для производства цемента», — сказал Понек.

Чтобы достичь таких уровней тепла, энергия должна храниться при еще более высоких температурах, потому что “температура течет только вниз”, сказал Понек.

Создание технологии декарбонизации, зависящей от углерода, может показаться контрпродуктивным.

Понец говорит, что на это есть две причины. Во-первых, химические свойства углерода позволяют ему оставаться в твердом состоянии до тех пор, пока он не нагреется до 3600 градусов по Цельсию — самой высокой температуры среди всех элементов. Таким образом, нет никаких опасений, что он растает или испарится.

Вторая причина, по словам Понека, заключается в том, что углерод дешев, а твердый углерод уже используется в алюминиевой и сталелитейной промышленности, поэтому цепочки поставок налажены и работают.

«Низкая стоимость — это, безусловно, хорошо, и существующие цепочки поставок были обязательными», — сказал Понец. «Мы видели слишком много многообещающих климатических компаний, пытающихся расшириться, несмотря на многообещающие технологии».

СМОТРЕТЬ: Эти новые аккумуляторные технологии могут стать будущим хранения энергии

Чистая энергия внутри: в новом мире долговременных аккумуляторов старая технология сохраняет свои позиции

Поставщики энергии продолжают работать над созданием долговременных систем хранения энергии, которые могут заполнить пробелы, оставленные прерывистым характером ветровой и солнечной энергии.

Некоторые компании и инвесторы делают ставку на новейшие технологии для создания такого хранилища.

Но проект, о котором было объявлено на прошлой неделе, привлек мое внимание тем, что в нем используется старая или, по крайней мере, устаревшая технология.

Группа из семи некоммерческих поставщиков электроэнергии в Калифорнии сообщила, что у них есть соглашение с разработчиком о создании системы хранения, которая будет работать до восьми часов без подзарядки с использованием литий-ионных аккумуляторов. Эта технология существует уже несколько десятилетий и доминирует на рынке электромобилей и аккумуляторов меньшей емкости, но она не часто используется для аккумуляторных систем, работающих более четырех часов.

Проект Tumbleweed будет осуществляться в округе Керн, к северу от Лос-Анджелеса, и будет иметь мощность 69 мегаватт и 552 мегаватт-часа. Разработчиком является REV Renewables, дочерняя компания LS Power of New York, которая строит и эксплуатирует электростанции.

Энергетики, подписавшие соглашение, выбрали проект из списка предложений около 50 разработчиков, представивших более десятка различных технологий.

«Когда мы приступили к этому, мы не были уверены, что увидим», — сказала Моника Падилья, директор по энергоресурсам некоммерческой организации Silicon Valley Clean Energy, входящей в группу.«Мы слышали о новых технологиях».

Но при рассмотрении заявок группа пришла к выводу, что литий-ионные батареи, скорее всего, будут работать, как планировалось, по разумной цене, хотя группа не раскрыла стоимость.

Итак, какие еще технологии хранения существуют на рынке? Прошлым летом Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии выпустила отчет о текущих и перспективных вариантах. Вот некоторые из них:

  • Проточные батареи, в которых используется внешний резервуар для хранения жидкости, которая проходит через элемент батареи для производства электроэнергии.Увеличивая размер внешнего резервуара, батарея может увеличить срок службы, что делает ее подходящей для длительного использования. ESS Tech Inc. работает над пилотным проектом проточной батареи для Portland General Electric в Орегоне.
  • Аккумуляторы сжатого воздуха, о которых я писал в декабре, представляют собой систему, которая закачивает сжатый воздух в подземные полости, а затем выпускает воздух для вращения турбины и производства электроэнергии. Hydrostor работает над несколькими проектами по производству сжатого воздуха, включая два в Калифорнии.
  • Хранение водородной энергии, что обычно означает преобразование электричества в газообразный водород, его хранение и последующее преобразование обратно в электричество. Mitsubishi входит в число компаний, работающих над этим.

До объявления на прошлой неделе в Калифорнии я не знал ни о каком проекте литий-ионного хранилища, который мог бы работать в течение восьми часов.

Но когда я искал, я нашел примеры, такие как восьмичасовая батарея National Grid, которая была подключена к сети в 2019 году в Массачусетсе.

В настоящее время разрабатываются несколько других проектов, таких как проект Waiawa Phase 2 на острове Оаху на Гавайях, о котором было объявлено в 2020 году и который разрабатывается AES Distributed Energy.

Еще один проект, который LS Power планирует использовать вместе с электростанцией компании Ravenswood в Квинсе, штат Нью-Йорк. Мэтью Сад, научный сотрудник Wood Mackenzie, рассказал мне об этом.

Несмотря на то, что существует несколько проектов с длительным сроком службы, в которых используются литий-ионные батареи, важно указать, что существует несколько проектов с аккумуляторами с длительным сроком службы, и точка. Это новая часть экономики чистой энергии.

Кроме того, аналитики говорят, что литий-ионные батареи будут играть важную роль в длительном использовании, даже несмотря на то, что новые технологии привлекают все большее внимание.

«Возможно, в технологиях, которые включают проекты литий-ионных аккумуляторов, еще много возможностей для развития и инноваций», — сказал Марк Дайсон, старший руководитель практики безуглеродного электричества в RMI, исследовательской и правозащитной группе.

Я спросил его, чем физически отличается литий-ионный аккумулятор, работающий четыре часа, от аккумулятора, работающего восемь часов. Он использовал аналогию с двумя фонариками, которые имеют одинаковую яркость, но один работает на двух батареях D, а другой работает в два раза дольше с четырьмя батареями D.

Для аккумуляторной системы хранения, которая выглядит как ряды грузовых контейнеров, чем больше срок службы, тем больше контейнеров и более высокие первоначальные затраты.

Литий-ионные аккумуляторы

— это проверенная технология, но они также имеют подтвержденные риски и проблемы. Аккумуляторы основаны на редких материалах, таких как литий и кобальт, добыча которых наносит ущерб окружающей среде. Батареи также легко воспламеняются, в отличие от некоторых других технологий.

Поддержите экологическую журналистику в живых

ICN предоставляет отмеченные наградами материалы о климате бесплатно и с рекламой.Мы полагаемся на пожертвования таких читателей, как вы, чтобы продолжать работу.

Сделайте пожертвование сейчас

Вы будете перенаправлены к партнеру по пожертвованиям ICN.

В группу, разрабатывающую проект Tumbleweed, входят поставщики электроэнергии, которые вместе обслуживают 1,6 миллиона домов и предприятий, в основном в районе залива. Члены стремятся достичь своих целей в области чистой энергии и выполнить приказ, изданный в прошлом году Калифорнийской энергетической комиссией, который требует, чтобы поставщики электроэнергии разработали 1000 мегаватт долговременного хранения к 2026 году.Комиссия определяет «длительную продолжительность» как восемь часов и более.

Ведущие компании должны опробовать новые технологии или, в случае проекта Tumbleweed, найти новые способы использования старых технологий.

«Это что-то вроде Дикого Запада», — сказал Дайсон, говоря в целом о долговременном хранении энергии, причем не только в Калифорнии. «Существует множество различных способов, с помощью которых люди могут снизить затраты на современные технологии хранения, множество умных ученых размышляют о новых химических процессах или совершенно новых подходах к хранению энергии, и пусть победит лучший новатор.


Другие истории об энергетическом переходе, на которые стоит обратить внимание на этой неделе:

Коммунальное предприятие Джорджии планирует поэтапный отказ от всех угольных электростанций к 2035 году : На этой неделе компания Georgia Power опубликовала план, в котором показано, что коммунальное предприятие намерено закрыть большинство своих угольных электростанций к 2028 году и все к 2035 году. одной из крупнейших и наиболее загрязняющих окружающую среду электростанций в стране, таких как Plant Bowen, которая закроется в 2035 году. Компания заявила, что компенсирует потерю угольных электростанций за счет строительства новых заводов по производству возобновляемых источников энергии, хранилищ энергии и природного газа.Как сообщает Молли Сэмюэл для WABE, план крупнейшей энергетической компании штата является важным шагом к сокращению выбросов углерода в штате, где нет требований к возобновляемым источникам энергии.

Регулирующие органы Аризоны убивают правила 100% экологически чистой энергии: Комиссия корпорации Аризоны на прошлой неделе проголосовала за отклонение предложения о переходе на 100% безуглеродное электричество, план, над которым группа работала в течение пяти лет и появилась вероятность поддержать. Голосование со счетом 3–2 было вторым случаем в истории этого предложения, когда комиссар-республиканец изменил свое мнение после первоначальной поддержки правил, как сообщает Райан Рандаццо для The Arizona Republic .«Сегодня печальный день для Аризоны, — сказала Эллен Цукерман, соруководитель коммунальной программы Southwest Energy Efficiency Project. «Комиссия не смогла продвинуть ключевые меры защиты прав потребителей, чтобы устранить потери энергии и сделать счета за электроэнергию для всех более доступными».

Крупнейший сетевой оператор страны ищет двухлетнюю паузу в рассмотрении новых проектов: PJM Interconnection, крупнейший сетевой оператор страны, имеет дело с многолетней задержкой заявок от новых электростанций на подключение к сети, которая в основном из-за новых солнечных разработок.Чтобы решить эту проблему, PJM работает над предложением, которое обновит процесс утверждения подключений, а также приостановит рассмотрение новых заявок на два года, как сообщает мой коллега Джеймс Брюггерс. Эта двухлетняя пауза разочаровывает некоторых разработчиков, которые видят в ней препятствие для быстрого перехода на экологически чистую энергию. Но многие другие признают, что необходимо что-то сделать, чтобы очистить систему, которая не была создана для обработки тысяч приложений, которые сейчас находятся на рассмотрении.

Промышленные гиганты представляют национальную сеть зарядки для грузовиков: BlackRock, NextEra Energy и Daimler Truck Holding совместно работают над созданием сети станций стоимостью 650 миллионов долларов, которые смогут обеспечить электрическую зарядку и заправку водородом для средних и тяжелых грузовиков. грузовых автомобилей в США. Как сообщает Джош Сол для Bloomberg, компании договорились о сотрудничестве и намерены сосредоточить свои первоначальные усилия на побережье и в Техасе. Тем временем Volvo предлагает построить сеть зарядных станций стоимостью 593 миллиона долларов в Европе в партнерстве с Daimler Truck.

  Inside Clean Energy — это еженедельный бюллетень новостей и аналитических материалов ICN о переходе к энергетике. Присылайте советы и вопросы по новостям по адресу [email protected] .

Дэн Гирино

Репортер по экологически чистой энергии, Средний Запад, Национальная сеть отчетности по окружающей среде

Dan Gearino охватывает Средний Запад США и входит в Национальную сеть экологической отчетности ICN.Его освещение касается деловой стороны перехода к чистой энергии, и он пишет информационный бюллетень ICN Inside Clean Energy. Он пришел в ICN в 2018 году после девятилетнего пребывания в The Columbus Dispatch, где занимался энергетическим бизнесом. До этого он освещал политику и бизнес в Айове и Нью-Гэмпшире. Он вырос в округе Уоррен, штат Айова, к югу от Де-Мойна, и живет в Колумбусе, штат Огайо.

Эта 100-летняя технология обеспечивает дешевое хранение энергии для ветра и

Для сокращения U.S. Выбросы парниковых газов за десятилетие сократятся вдвое, что является целью администрации Байдена, США потребуется гораздо больше солнечной и ветровой энергии, а также много дешевых накопителей энергии.

Ветровая и солнечная энергия меняются в течение дня, поэтому накопление энергии необходимо для обеспечения непрерывного потока электричества. Но сегодняшние батареи, как правило, довольно малы и хранят достаточно энергии всего на несколько часов электричества. Чтобы больше полагаться на ветровую и солнечную энергию, США также потребуется больше ночных и долгосрочных хранилищ.

Несмотря на то, что инновации в области аккумуляторов привлекают большое внимание, существует простой и проверенный метод долговременного хранения, который используется в США с 1920-х годов.

Называется гидроаккумулятор. Он включает в себя перекачку воды вверх из одного резервуара в другой на более высоком уровне для хранения, а затем, когда требуется энергия, выпуск воды для спуска вниз через турбины, вырабатывая электроэнергию на пути к нижнему резервуару.

Два типа гидроаккумулирующих гидроэлектростанций; не нужна река.[Изображение: NREL/PNNL] Аккумулирующие гидроаккумуляторы часто упускают из виду в США из-за опасений по поводу воздействия гидроэнергетики на реки. Но многие люди не понимают, что большинство лучших гидрохранилищ вообще не находятся на реках.

Мы создали мировой атлас потенциальных площадок для насосных гидросистем с замкнутым контуром — систем, не включающих реку, — и нашли 35 000 парных площадок в США с хорошим потенциалом. Хотя многие из этих участков, обнаруженных нами с помощью спутников, расположены в пересеченной местности и могут быть непригодны по геологическим, гидрологическим, экономическим, экологическим или социальным причинам, по нашим оценкам, для поддержки 100% возобновляемого U U необходимо всего несколько сотен участков.С. система электроснабжения.

Почему ветровая и солнечная энергия нуждаются в долговременном хранении

Чтобы функционировать должным образом, электрические сети должны быть в состоянии согласовать поступающую электроэнергию со спросом на электроэнергию в режиме реального времени, в противном случае существует риск нехватки или перегрузки.

Существует несколько методов, которые управляющие сетью могут использовать для поддержания этого баланса с переменными источниками, такими как ветер и солнечная энергия. К ним относятся распределение электроэнергии между крупными регионами через межгосударственные высоковольтные линии электропередачи, управление спросом и использование накопителей энергии.

На гидроэлектростанции Кидстон в Австралии в качестве резервуаров используется старый золотой рудник. [Изображение: Genex Power] Батареи, установленные в домах, электростанциях и электромобилях, предпочтительнее для времени хранения энергии до нескольких часов. Они умеют управлять ростом солнечной энергии в полдень, когда солнце находится над головой, и высвобождать ее, когда спрос на энергию достигает пика по вечерам.

Гидронасосы, с другой стороны, позволяют хранить больше и дольше, чем аккумуляторы, и это важно в системе электроснабжения с преобладанием ветра и солнца.Это также дешевле для ночного и более длительного хранения.

Примеры из атласа внеречных водохранилищ, которые потенциально могут быть объединены для гидронасосных станций возле Касл-Рок, Колорадо. [Изображение: Эндрю Блейкерс] Насосная гидросистема, расположенная вне реки, состоит из пары резервуаров, расположенных на расстоянии нескольких миль друг от друга с перепадом высот 200-800 метров (около 650-2600 футов) и соединенных трубами или туннелями. Резервуары могут быть новыми или использовать старые места добычи или существующие озера или водохранилища.

В солнечные или ветреные дни вода перекачивается в верхний резервуар.Ночью вода течет обратно через турбины, чтобы восстановить накопленную энергию.

Пара резервуаров площадью 250 акров с перепадом высот 600 метров (1969 футов) и глубиной 20 метров (65 футов) может хранить 24 гигаватт-часа энергии, то есть система может обеспечить 1 гигаватт мощности для 24 часа, достаточно для города с миллионным населением.

Вода может циркулировать между верхними и нижними резервуарами сто лет и более. Подавители испарения — небольшие объекты, плавающие на воде для улавливания влажного воздуха, — могут помочь уменьшить испарение воды. В целом, количество воды, необходимое для поддержания системы электроснабжения, на 100% возобновляемой, составляет около 3 литров на человека в день, что эквивалентно 20 секундам утреннего душа. Это одна десятая воды, испаряемой на человека в день в системах охлаждения американских электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Хранилище для поддержки 100% возобновляемых источников энергии

В последние годы в США было построено небольшое количество гидроаккумулирующих хранилищ, потому что в них не было большой потребности, но ситуация меняется.

В 2020 году около трех четвертей всех новых построенных мощностей приходилось либо на солнечную фотоэлектрическую энергию, либо на энергию ветра.Их стоимость снижается, что делает их строительство дешевле во многих областях, чем ископаемое топливо.

Аккумулятор энергии | Департамент энергетики

Одной из отличительных характеристик электроэнергетического сектора является то, что количество электроэнергии, которое может быть произведено, является относительно фиксированным в течение коротких периодов времени, хотя спрос на электроэнергию колеблется в течение дня. Разработка технологии хранения электроэнергии, чтобы она могла быть доступна для удовлетворения спроса, когда это необходимо, станет крупным прорывом в распределении электроэнергии.Помогая достичь этой цели, накопители электроэнергии могут управлять количеством энергии, необходимой для снабжения клиентов в моменты наибольшей потребности, то есть во время пиковой нагрузки. Эти устройства также могут помочь сделать возобновляемую энергию, мощность которой не может контролироваться операторами сети, плавной и управляемой.

Они также могут балансировать микросети для достижения хорошего соответствия между генерацией и нагрузкой. Устройства хранения могут обеспечивать регулировку частоты для поддержания баланса между нагрузкой сети и вырабатываемой мощностью, а также обеспечивать более надежное электроснабжение высокотехнологичных промышленных объектов.Таким образом, накопление энергии и силовая электроника имеют большие перспективы для преобразования электроэнергетики.

Высоковольтная силовая электроника, такая как переключатели, инверторы и контроллеры, позволяет точно и быстро управлять электроэнергией для обеспечения передачи на большие расстояния. Эта возможность позволит системе эффективно реагировать на помехи и работать более эффективно, тем самым уменьшая потребность в дополнительной инфраструктуре. Основной задачей, которую решает Министерство энергетики, является снижение стоимости технологий накопления энергии и силовой электроники, а также ускорение их принятия рынком.

Программа накопления энергии OE

Поскольку технология накопления энергии может применяться в ряде областей, которые различаются по мощности и требованиям к энергии, Программа накопления энергии OE проводит исследования и разработки по широкому спектру технологий хранения. Эта широкая технологическая база включает в себя батареи (как обычные, так и усовершенствованные), электрохимические конденсаторы, маховики, силовую электронику, системы управления и программные инструменты для оптимизации хранения и определения размеров. Программа накопления энергии тесно сотрудничает с отраслевыми партнерами, и многие из ее проектов осуществляются с высокой долей участия в расходах.

Программа также сотрудничает с коммунальными предприятиями и энергетическими организациями штата, такими как Энергетическая комиссия Калифорнии, Массачусетский центр чистой энергии (MASS CEC), Министерство энергетики штата Орегон, Вермонт, Гавайи, Вашингтон и Управление энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк (NYSERDA), чтобы назвать некоторые, чтобы спроектировать, закупить, установить и ввести в эксплуатацию крупные новаторские установки хранения, которые имеют размер до нескольких мегаватт. Он также поддерживает аналитические исследования технических и экономических характеристик технологий хранения, а также технические оценки как компонентов систем ES, так и операционных систем.Усовершенствованное хранение энергии может обеспечить множество преимуществ как для энергетической отрасли, так и для ее клиентов. Среди этих преимуществ:

  • Улучшение качества электроэнергии и надежная доставка электроэнергии потребителям;
  • Повышенная стабильность и надежность систем передачи и распределения;
  • Более широкое использование существующего оборудования, тем самым откладывая или исключая дорогостоящие обновления;
  • Повышение доступности и повышение рыночной стоимости источников распределенной генерации;
  • Повышение ценности производства возобновляемой энергии; и
  • Снижение затрат за счет отсрочки платежей за мощность и передачу.

Программа накопления энергии также направлена ​​на повышение плотности накопления энергии путем проведения исследований передовых электролитов для проточных батарей, разработки низкотемпературных натриевых батарей, а также наноструктурированных электродов с улучшенными электрохимическими свойствами. В Power Electronics ведутся исследования новых высоковольтных, мощных, высокочастотных материалов с широкой запрещенной зоной, таких как карбид кремния и нитрид галлия. Кроме того, усовершенствованные системы преобразования энергии с использованием усовершенствованных магнитов, высоковольтных конденсаторов, компоновки и усовершенствованных средств управления для значительного увеличения удельной мощности и производительности продолжаются.

 

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ

Руководство по системам хранения энергии для соответствия нормам и стандартам безопасности
DOE/EPRI 2015 Руководство по хранению электроэнергии в сотрудничестве с NRECA База данных
 

Хранение энергии – Анализ – IEA

Ожидается, что несколько крупных политик и проектов, объявленных в прошлом году, ускорят рост глобального развертывания систем хранения энергии, опираясь на значительный прогресс в 2020 году.

Увеличение мощностей в Китае более чем удвоилось в 2020 году. Этот сильный рост был обусловлен проектами по интеграции возобновляемых источников энергии и вводом в эксплуатацию отложенных проектов. В июле 2021 года Китай объявил о планах к 2025 году установить более 30 ГВт накопителей энергии (без гидроаккумулирующих электростанций). По состоянию на 2020 год это почти десятикратное увеличение установленной мощности.В декабре 2020 года Конгресс одобрил законопроект о помощи Covid-19 на сумму 900 миллиардов долларов США, который включал двухлетнее продление налоговой льготы на инвестиции в солнечную энергию (в пользу развертывания систем хранения, привязанных к солнечной энергии), а также Закон о лучших технологиях хранения энергии, разрешающий более 1 доллара США. миллиардов в течение пяти лет для поддержки исследований и коммерциализации ряда технологий хранения. В январе 2021 года Белый дом издал указ, в котором обещает к 2035 году создать безуглеродный сектор электроэнергетики. Ведущим рынком Европы в настоящее время является Германия, где количество установок за счетчиком почти удвоилось. Тем временем оператор национальной энергосистемы Великобритании проводит еженедельные пробные торги и в октябре 2020 года запустил службу частотного отклика Dynamic Containment, предоставляющую значительные возможности для хранения с требованиями к быстрому реагированию, которые в основном удовлетворяются батареями.

В Korea развертывание выросло на 6% в 2020 году после резкого падения в период с 2018 по 2019 год.Схемы федерального субсидирования, которые помогли Корее стать ведущим рынком хранения данных в 2018 году, были прекращены в январе 2021 года, что, вероятно, приведет к сокращению развертывания хранилищ в ближайшей перспективе.

В Японии продолжился сильный рост установок засчетного хранения, достигнув почти 300 МВт в 2020 году. Австралия остается ключевым рынком для засчетного следующие несколько лет.