Pełny numer elektro.info 7-8/2017 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


Sterowniki PLC z panelami operatorskimi HMI?

Sterowniki PLC Zintegrowane sterowniki PLC z panelami operatorskimi HMI. Przystosowane do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Sterowniki  te umożliwiają użytkownikom korzystanie z zaawansowanych funkcji zarówno panelu operatorskiego HMI, jak i sterownika PLC, (...) czytam dalej »


Jak zapewnić niezawodne zasilanie?

UPS zasilacze Akumulatory stosowane w zasilaczach UPS stanowią magazyn energii i w zależności od typu zasilacza przeznaczone są do pracy cyklicznej (zasilacze typu VFD) lub do pracy buforowej (zasilacze typu VFI). (...) czytam dalej »


Jak czyścić i konserwować urządzenia elektryczne pod napięciem?

czyszczenie urządzeń pod napięciem Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Nowe wtykowe złącza silnoprądowe przystosowane do podłączania mobilnych zespołów prądotwórczych do rozdzielnic nn»

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Złącza silnoprądowe wtykowe Rola miedzi w energetyce słonecznej
Wykonane z tworzywa sztucznego odpornego na wysokie temperatury z kolorowymi oznaczeniami i znacznikami kodowymi uniemożliwiającymi błędne połączenie(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Przeciwpożarowa kontrola instalacji elektrycznej »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Miejskie stacje ładowania pojazdów elektrycznych - jakie mogą mieć funkcjonalności»

Licznik zużycia energii elektrycznej - na jakie parametry zwrócić uwagę?

miejska stacja ładowania Liczniki energii elektrycznej
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Rozwój technologii przemysłowych oraz rozwój budownictwa powodują coraz większe zapotrzebowanie na moc (...) czytam dalej »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »
Magazyny energi w polsce

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Co się stało z tymi kablami?»

Jakie bezpieczniki wybrać do projektu?

Plątanina kabli  jak sobie z nią poradzić Bezpieczniki siba
Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym zwiększając koszty ... czytam dalej » "Okazało się, że bezpiecznik przegrzał się, ponieważ zamontowano go w miejscu gdzie nie miał wystarczającego chłodzenia. Byliśmy w stanie znaleźć rozwiązanie tego problemu - także (...) czytam dalej»

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


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 »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Jak zwiększyć niezawodność instalacji elektrycznej?

Instalacja elektryczna znajduje się w każdym budynku i jest częścią układu niskiego napięcia. Powinna być wykonana z niezwykłą starannością oraz dokładnością. Co...
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
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