Pełny numer elektro.info 9/2015 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Magazyny energii z akumulatorami chemicznymi, ich funkcje w systemie elektroenergetycznym

Energy Storage Systems (ESS) with chemical batteries, their functions in the Power System
W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).
W artykule omówiono, jakie funkcje może spełniać magazyn energii oraz przedstawiono jego elementy składowe, czyli przetwornicę dwukierunkową, sterownik, zasobnik energii (w tym przypadku baterię chemiczną).
Rys. redakcja EI

W obecnym czasie następuje zmiana koncepcji europejskiego i światowego systemu wytwarzania energii. Normy środowiskowe, gwałtowana redukcja zasobów minerałów i kopalin energetycznych wymuszają ograniczenie produkcji energii pochodzącej ze spalania węgla, gazu, związków ropopochodnych oraz wprowadzanie na to miejsce produkcji z alternatywnych źródeł energii.

Energetyka oparta na spalaniu surowców kopalnych znacznie obciąża środowisko naturalne i jest mało efektywna. Z tego powodu współczesna energetyka ma wiele problemów i wyzwań [zgodnie z 1], takich jak:

  • ograniczone zasoby surowców energetycznych, niestabilność polityczna w wielu rejonach ich wydobycia,
  • szybko rosnące zapotrzebowanie na energię,
  • obciążenia środowiska powstające przy wykorzystaniu obecnych technologii wytwarzania energii: emisja gazów i pyłów, podgrzewanie wody w chłodniach elektrowni, zalewanie obszarów przeznaczonych na zbiorniki dla elektrowni wodnych, dewastacja terenów wydobycia surowców kopalnych, itp.
  • niska efektywność energetyczna.

Alternatywą mogłaby być energetyka nuklearna, ale ten segment wytwarzania jest obecnie w impasie z powodu obniżenia się zaufania co do jego bezpieczeństwa.

Zmiany klimatyczne powodują występowanie gwałtownych zjawisk pogodowych (coraz częściej występują nawałnice, huragany, potopy i trzęsienia ziemi), a to skutkuje trudnościami w zapewnieniu bezpiecznej pracy reaktorów nuklearnych.

Jak produkcja energii w elektrowni jądrowej może łatwo się wymknąć spod kontroli i jak kataklizm pogodowy może spowodować kataklizm atomowy, pokazała nam awaria w elektrowni jądrowej Fukushima.

Wszystko to sprzyja aktywizacji i rozwojowi źródeł wytwórczych energii pochodzących z energetyki odnawialnej (OZE – Odnawialne Źródła Energii).

Krajowym Systemie Energetycznym (KSE) instaluje się coraz więcej farm wiatrowych, fotowoltaicznych (solarnych), wdraża się produkcję energii z biomasy, aktywizuje energetykę geotermalną czy biopaliwa.

Odnotowujemy renesans elektrowni wodnych.

Udział źródeł wytwarzania OZE z roku na rok rośnie. W ostatnich latach pod tym względem najlepsze w Europie były Niemcy, gdzie w rekordowym okresie ubiegłego roku prawie 100% produkowanej energii była wytwarzana przez OZE.

Także w Polsce odnotowujemy wzrost produkcji energii ze źródeł energii odnawialnej. Jesteśmy do tego też zobligowani jako kraj Unii Europejskiej i zgodnie z dyrektywami musimy zwiększać udział generacji OZE w bilansie energetycznym.

Rys. 1. Udział energii z OZE w pozyskaniu energii pierwotnej ogółem w EU i w Polsce w latach 2002–2010; rys. J. Świątek, P. Biczel
Rys. 1. Udział energii z OZE w pozyskaniu energii pierwotnej ogółem w EU i w Polsce w latach 2002–2010; rys. J. Świątek, P. Biczel

Te rozporządzenia oraz liczne możliwości dofinansowywania, pożyczek, systemy wsparcia w postaci świadectwa pochodzenia, ułatwienia legislacyjne i administracyjne, pozytywnie wpływają na rozwój OZE w Polsce. Dynamikę tego rozwoju procesu pokazuje rys. 1. [zgodnie z 1].

Polska jest poniżej średniej Unii Europejskiej), ale dynamika wzrostu jest podobna. W ciągu obecnej dekady nastąpiło podwojenie generacji OZE.

Dużą wadą produkcji z odnawialnych źródeł energii jest ich niestabilnośćnieprzewidywalność produkcji (związana z zmianami pogody), charakteryzująca się szybką zmianą mocy w czasie.

Jeżeli zmiana mocy turbozespołu elektrowni konwencjonalnej wystąpi w okresie od kilkunastu do kilkadziesiąt minut, zmiana mocy hydrozespołu to okres kilku minut, to w generacji źródeł OZE możliwa jest sekundowa dynamika zmian:

  • zmiana mocy wiatraka lub odłączenie całej farmy to kilka sekund,
  • zmiana mocy elektrowni słonecznej to zaledwie efekt kilkunastu milisekund.

Konsekwencją tego zjawiska jest możliwość zachwiania bilansu mocy w systemie elektroenergetycznym, czego skutkiem będzie niestabilna praca układów przesyłowych oraz pojawienie się zakłóceń (fluktuacji w systemie częstotliwości z powodu niezbilansowania mocy czynnej i/lub napięcia z powodu niezbilansowania mocy biernej).

Możliwość eliminacji takich zakłóceń daje nam stosowanie magazynów energii, czyli zasobników, które mogą szybko przyjąć lub oddać do sieci określoną porcję energii.

System Magazynowania Energii (będziemy dalej skrótowo nazywali jako ESS – ang. Energy Storage System), składa się z jednostki magazynującej energię (dalej określimy ją jako ES – ang. Energy Storage), przetwornicy, która w dwóch kierunkach zapewnia przesył energii oraz infrastruktury sterującej, która zarządza pracą takiego magazynu.

Zbiornikiem w magazynie energii może być bateria akumulatorów chemicznych, zbiornik wodny lub masy wirujące.

 

ESS może spełniać różne funkcje w systemie. Może odgrywać rolę źródła wytwórczego w przypadku zapotrzebowania/niedoboru energii, może być to magazyn energii w okresie małego zapotrzebowania, po to aby ją oddać w szczycie (i np. uzyskać korzyść ze sprzedaży na giełdzie energii), zasobnik może zapewniać przejście do pracy w systemie wyspowym lub może pełnić funkcję elementu do poprawy jakości energii i pracy operatora systemowego.

W zależności od zainstalowanej mocy, pojemności energetycznej, usytuowania w systemie, magazyny energii możemy podzielić na:

  • megaskalowe o mocach kilkuset megawatów lub kilku GW (są to przede wszystkim hydrozespoły, gdzie magazynem energii są zbiorniki wodne);
  • wielkoskalowe o mocach od kilkudziesięciu do 100 MW (w tych instalacjach magazynem energii są instalacje ze sprężonym powietrzem „CAES” oraz ciekłym powietrzem „LAES” lub masy wirujące);
  • niskoskalowe o mocach od kilkadziesiąt, kilkuset kW do kilku megawatów (w takich instalacjach magazynem energii są akumulatory chemiczne, ponieważ koszty instalacji infrastruktury zbiornika wodnego, infrastruktury sprężonego powietrza czy mas wirujących są zbyt wysokie w porównaniu do magazynowanej mocy).

Magazyny mega- oraz wielkoskalowe to bardzo drogie inwestycje, z tego powodu budują je zazwyczaj operatorzy przesyłowi.

Pojawia się coraz więcej niskoskalowych ESS. Takie systemy jako pierwsze będą instalowane do uzyskania jego odpowiedniej stabilności i poprawy jakości usług operatorów dystrybucyjnych. Instalacje te dobrze się też wpisują w koncepcję energetyki rozproszonej.

W dalszej części artykułu omówimy właśnie takie systemy.

Czytaj też: Baterie litowo-jonowe - zastosowanie produktu w energetyce zawodowej i przemysłowej, w górnictwie miedzi i węgla kamiennego, w motoryzacji >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Kamery termowizyjne - zobacz jaką wybrać »

Termografia w wersji Smart dla profesjonalistów (...) czytaj dalej »


Zobacz inspirujące łączniki do nowoczesnych pomieszczeń »

Czym chronić dużą liczbę obwodów sygnałowych »

Jakie włączniki do nowoczesnych wnętrz Ochrona przed przepięciami dla wielkiej liczby sygnałów?
Zaproponuj projektantom wysmakowaną awangardę i nowoczesność charakteryzujące współczesne wnętrza... czytaj dalej » Dzięki nowym połączeniom Push-in oraz zastosowaniu szczególnych elementów składowych (...) czytaj dalej »

Sposoby oznaczania kabli i przewodów »

Sposoby oznaczania kabli i przewodów Zobacz w jaki sposób trwale opisywać kable i przewody w instalacjach  czytaj dalej »


Oto dlaczego warto korzystać z usług materiałowych dla instalatorów »
Usługi materiałowe dla instalatorów

Poznaj korzyści zintegrowanych usług materiałowych dla instalatorów, detalistów, przemysłu, instytucji publicznych w zakresie branży elektrotechnicznej, instalacyjno-sanitarnej, grzewczej, wentylacyjnej i klimatyzacyjnej(...) czytaj dalej »


Projekt systemu rejestracji zakłóceń elektrycznych - zobacz » Poznaj niezbędne elementy układów zasilania wrażliwych odbiorów »
Projekt systemu rejestracji zakłóceń elektrycznych nowa generacja urządzeń ups kompensacyjne
Pokazał się siwy dym i w powietrzu zawisł złowieszczy zapach spalenizny… No cóż – prototyp. Nerwowe przeglądanie schematów (…) czytaj dalej »
Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy (...) czytaj dalej»

Jak projektować schematy elektryczne i jakiego używać oprogramowania wspomagającego »

Jak projektować schematy elektryczne i w jakim programie Niniejszy artykuł zawiera informacje o projektowaniu schematów elektrycznych i używaniu oprogramowania wspomagającego projektowanie w branży elektrycznej i automatyce(...) czytaj dalej »


   
Nowoczesne systemy napędowe
i pozycjonowania wymagają zastosowania rozwiązania zapewniającego
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
11/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Dobór mocy źródeł zasilania awaryjnego i gwarantowanego
  • - Rozdzielnice elektryczne stosowane w budynkach mieszkalnych
Zobacz szczegóły
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl