OK, więc ostatnio zagłębiałem się w tę całą sprawę z magazynowaniem energii i szczerze? Jest o wiele ciekawiej, niż się spodziewałem. Zacząłem, bo mój sąsiad kupił panele słoneczne i narzekał, że w nocy są w zasadzie bezużyteczne (duh), ale dało mi to do myślenia o całej sprawieprzechowywanie bateriikąt.
Za tym wszystkim kryje się podstawowa fizyka
Sprawa wygląda następująco: - i prawdopodobnie zbyt mocno upraszczam, ale jakiekolwiek - magazynowanie energii tak naprawdę nie wytwarza energii z powietrza. To tylko... przerzucanie tego. Pierwsza zasada termodynamiki, prawda? Energii nie można stworzyć ani zniszczyć, można ją jedynie przekształcić z jednej formy w drugą. Kiedy więc mówimy o „magazynowaniu” energii, tak naprawdę mamy na myśli przekształcenie jej w coś, co możemy zatrzymać na chwilę.
Pamiętam, jak mój profesor fizyki wyjaśniał to za pomocą ΔU=Q + W (gdzie Q to ciepło przekazywane do układu, a W to praca wykonana nad nim). Wtedy wydawało się to bezsensowne, ale teraz naprawdę ma sens. Twój system akumulatorowy nie jest magiczny, - pobiera energię elektryczną i przekształca ją w energię chemiczną lub energię kinetyczną w kole zamachowym lub cokolwiek innego. A kiedy będziesz go potrzebować z powrotem, bum, odwróć proces.
Prawdopodobnie najczęstszym przykładem, jaki przychodzą na myśl, jest kwestia przechowywania baterii. Energia chemiczna tam siedzi i czeka. Kiedy potrzebujesz prądu, chemia się odwraca i wychodzi Twoja moc. Całkiem proste, z wyjątkiem sytuacji, gdy tak nie jest (więcej o tym później, ponieważ chemia baterii staje się DZIWNA).
Dlaczego to ma większe znaczenie, niż myślisz
A więc energia odnawialna - wiatr, słońce, prądy oceaniczne i tak dalej. Są cholernie niewiarygodni. To znaczy jestem za zieloną energią, ale bądźmy szczerzy: słońce nie dba o godziny szczytowego wykorzystania, a wiatr wieje, kiedy chce. W tym miejscu magazynowanie energii na dużą-skalę całkowicie zmienia grę.
Bez magazynowania w zasadzie marnujesz energię-poza szczytem lub gdy produkcja jest wysoka. Z magazynem? Wygładzasz wszystko, czyniąc te temperamentne źródła energii rzeczywiście opłacalnymi dla sieci.
Część pieniężna (bo oczywiście)
Tutaj robi się interesująco dla zwykłych ludzi. Czy wiesz, że prąd kosztuje różne kwoty w różnym czasie? Ceny w dolinie a ceny w szczycie? Systemy pamięci masowej umożliwiają grę na tym systemie. Ładuj, gdy prąd jest tani (zwykle w nocy), a następnie korzystaj z zmagazynowanej energii w kosztownych godzinach dziennych.
Zastanawiałem się nad tym w moim własnym domu i oszczędności są... cóż, jeszcze nie są rewolucyjne, ale już osiągalne. Budynki komercyjne już robią to agresywnie. Mój przyjaciel pracuje w-wieżowcu w centrum miasta i najwyraźniej cały jego budynek jest ładowany w nocy i przesiaduje w kosztownych godzinach popołudniowych. Liczniki fasoli to uwielbiają.
Rzecz w tym, że technologia przechowywania danych w końcu stanie się standardem. Nie tylko dla firm - także dla domów. To tylko kwestia tego, kiedy ekonomia całkowicie się przewróci.
Awaryjne kopie zapasowe (ale nie takie jak generator twojego dziadka)
Oto coś, czego tak naprawdę nie rozważałem, dopóki nie kopałem głębiej: te systemy działają podczas przerw w dostawie prądu. W przeciwieństwie do generatora diesla znajdującego się w piwnicy, który odpalasz raz w roku (być może), systemy magazynowania energii przez cały czas aktywnie uczestniczą w Twoim systemie energetycznym.
Podczas normalnych operacji postępują zgodnie z arbitrażem, - kupując tanio i sprzedając drogo. Ale kiedy sieć ulegnie awarii, natychmiast się włączają. Żadnych opóźnień w uruchomieniu, żadnego grzebania w ciemności w poszukiwaniu włącznika generatora. I nie spalasz paliw kopalnych, po prostu czekając, aż firma energetyczna naprawi swoje linie.
W zeszłym roku w mojej okolicy trzy razy zdarzyły się przerwy w dostawie prądu (najwyraźniej infrastruktura sieciowa się starzeje, kto wiedział?) i za każdym razem zastanawiałem się, jak miło byłoby mieć pamięć masową online. Netflix sam się nie ogląda, wiesz?
Rzecz o szerszym obrazie
Koncepcja magazynowania energii ma kluczowe znaczenie dla całej transformacji inteligentnych sieci. Nie da się wszędzie uruchomić generacji rozproszonej, mikrosieci ani pojazdów elektrycznych bez solidnego magazynowania. Technologia jest podstawą. - Jeśli ją usuniemy, cała wizja się rozpadnie.
Ale oto, co mnie niepokoi: wszyscy mówią o przechowywaniu danych, jakby to był rozwiązany problem. „Po prostu dodaj baterie!” Jasne. Z wyjątkiem tego, że degradacja baterii jest realna, łańcuchy dostaw materiałów są co najmniej wątpliwe, a straty wydajności podczas cykli ładowania/rozładowania sumują się.
Sprawność termodynamiczna to jedno na papierze. Rzeczywista wydajność-ze zmianami temperatury, cyklami ładowania-rozładowań, wymaganiami konserwacyjnymi? To tam robi się bałagan. Widziałem deklaracje dotyczące wydajności w obie strony na poziomie 85-95%-w obie strony w przypadku systemów litowo-jonowych, ale są to warunki laboratoryjne. Zainstaluj ten system latem w Teksasie lub zimą w Minnesocie i powiedz mi, jak działa po pięciu latach.
Czy to jednak rzeczywiście działa?
Wracając do pierwotnego pytania: - tak, systemy magazynowania energii w akumulatorach działają. Ale „praca” wymaga tam ciężkiej pracy. Działają w tym sensie, że magazynują i uwalniają energię. Pracują nad uczynieniem odnawialnych źródeł energii bardziej praktycznymi. Ich zadaniem jest zapewnienie zasilania awaryjnego i niwelowanie wahań sieci.
Czy działają jako kompletne rozwiązanie wszystkich naszych problemów energetycznych? Nawet nie blisko. Czy z roku na rok są coraz lepsze? Absolutnie. Technologia ulega udoskonaleniu, koszty spadają, a instalacje-w świecie rzeczywistym sprawdzają tę koncepcję na dużą skalę.
Myślę, że bardziej interesującym pytaniem nie jest to, czy one działają, ale jak szybko będą działać na tyle dobrze i na tyle tanio, że każdy będzie je miał. Ponieważ fizyka jest solidna, inżynieria jest solidna, a zachęty ekonomiczne są dopasowane. To tylko kwestia czasu, zanim magazynowanie energii stanie się tak powszechne, jak posiadanie podgrzewacza wody w piwnicy.
Choć szczerze mówiąc, wciąż waham się, czy nie nacisnąć spustu dla własnego domu. Jak na mój gust okres zwrotu nakładów jest wciąż trochę długi i z natury jestem podejrzliwy w stosunku do czegokolwiek pierwszej-generacji. Może za kolejne dwa lata, kiedy na rynek trafi kolejna generacja...