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.

streszczenie

W Krajowym Systemie Energetycznym widać obecnie coraz większy udział generacji źródeł odnawialnych, które charakteryzują się niestabilną i nieprzewidywalną pracą. To powoduje zagrożenie niezbilansowania mocy wytwórczych i odbiorczych, a w konsekwencji możliwość pojawienia się zakłóceń, fluktuacji częstotliwości oraz napięcia prądu w liniach przesyłowych.

Obecnie występuje też duży nacisk na regulację i jakość Systemu Dystrybucyjnego Energii (jest to mierzone współczynnikami SAIDI i SAIFI). Wszystkie te elementy powodują konieczność stosowania w systemie magazynów energii.

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).

Współczesna technologia akumulatorów chemicznych i energoelektronika pozwalają na budowę ciekawych i „szytych na miarę” rozwiązań. Magazyny energii będą wprowadzane do sytemu elektroenergetycznego, a ich rola będzie z roku na rok rosła.



abstract

In the national energy system now in the generation is more installation of renewable sources, which are characterized by unstable and unpredictable work. This poses a threat to the unbalance of the input and output power in the system and consequently the possibility of interference, frequency and voltage fluctuations in the transmission lines current.

At present there is also great emphasis on the regulation and quality of the energy distribution system (it is measured with SAIDI and SAIFI coefficients). All these elements necessitate the use of energy storage systems in the system.

The article discusses what functions can be performed by the energy store and its constituent components, the DC-AC and AC-DC converter, the controller, the energy storage device (in this case this is a chemical battery).

Modern chemical battery technology and power electronics allow you to build interesting solutions for many applications. Energy storage systems will be introduced into the power grid and their role will growing year by year.

 

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.

Literatura:

1. Praca zbiorowa pod redakcją Urszuli Gołębiowskiej, „OZE ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII” - materiał wspierający realizację programu „Odnawialne Źródła Energii”, Koszalin, 2013, ISBN : 978-83-62621-08-8;
2. D. Berendt, “MAINTENANCE–FREE BATTERIES”, 2ed edition. Research Studies Press Ldt. 97
3. Maciej Siekierski, Michał Kalita, Piotr Moszczyński, mgr inż. Katarzyna Nadara, „ELEKTROCHEMICZNE ŹRÓDŁA I MAGAZYNY ENERGII ELEKTRYCZNEJ”, Konferencja naukowo-techniczna , X Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”, 2007.
4. Mieczysław Nowak, NOWE RODZAJE BATERII ELEKTROCHEMICZNYCH I SUPER-KONDENSATORY – PERSPEKTYWY ZASTOSOWANIA W ENERGETYCE, X Międzynarodowa Konferencja „Nowoczesne urządzenia zasilające w energetyce”, 2007
5. Wikipedia (wikipedia.org/wiki/)

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!

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
W celu uzyskania dostępu do pełnego tekstu
niniejszego artykułu wyślij SMS o treści:
AP.EL4ZL na nr 74068
Opłata za wysłanie SMS-a: 4 zł + VAT (4,92 zł brutto)
Serwis SMS obsługiwany przez Dotpay
Usługa dostępna jest w sieciach: T-mobile, Orange, Plus GSM, Play, Heyah, Sami Swoi. Usługę Premium SMS obsługuje Dotpay.
Właścicielem portalu jest Grupa MEDIUM Sp. z o.o. S.K.A., z siedzibą w Warszawie, przy ul. Karczewskiej 18.
Zwrotnym sms-em otrzymasz Kod Dostępu, który wpisz w poniższe okienko. Kod będzie aktywny przez 24 godziny od pierwszego zalogowania.
Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 105,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 20,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 9/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Oto dlaczego warto stosować ograniczniki przepięć SPD »
Czy warto stosować ograniczniki przepięć SPD

Zobacz możliwości zastosowania ograniczników SPD w mieszkaniach i w przemyśle i korzyści (...) czytaj dalej »


Norma N SEP-E-007:2017-09

Badanie oświetlenia

Norma N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień Badanie oświetlenia ksiązka - Filipek, Cyrynger
Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach »
czytaj dalej »
Oświetlenie stanowisk pracy, oświetlenie awaryjne, oświetlenie dróg, oświetlenie w sporcie, oświetlenie w górnictwie(...) czytaj dalej »

Światło na szóstkę - jak efektywnie oświetlić biurko ucznia »

Jak magazynować energię dla samochodów elektrycznych?

oświetlenie biurka ucznia E-mobilność - magazynowanie energii
Wybór odpowiedniej lampki biurkowej dla naszego dziecka może okazać się trudną lekcją. Źle dobrane oświetlenie może powodować brak koncentracji i mniejszą precyzję wykonywanych zadań. czytaj dalej » Potencjalne koncepcje postępu w technologii magazynowania energii są jednym z tematów raportu(...) czytaj dalej »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie »

Projektowanie instalacji, nadzór i kosztorysowanie Zobacz gdzie szukać pomocy »  czytaj dalej »


Usługi materiałowe dla instalatorów - poznaj zalety rozwiązania »
Usługi materiałowe dla instalatorów

Poznaj zintegrowane usługi materiałowe dla instalatorów, detalistów, przemysłu, instytucji publicznych w zakresie branży elektrotechnicznej, instalacyjno-sanitarnej, grzewczej, wentylacyjnej i klimatyzacyjnej(...) czytaj dalej »


Zobacz jaki switch wybrać i sprawdź porównanie » Powstała nowa generacja urządzeń zasilania bezprzerwowego - zobacz »
Switche przemysłowe zestawienie nowa generacja urządzeń ups kompensacyjne
Elementy pozwalające na wymianę danych pomiędzy urządzeniami komunikującymi się z użyciem sieci np. Ethernet, czyli switche przemysłowe, stanowią niezwykle (…) czytaj dalej »
Do doskonałych parametrów wyjściowych specjalistycznego UPS-a dochodzi funkcjonalność kompensacji mocy biernej „pobieranej” przez UPS-a z sieci zasilającej (...) czytaj dalej»

Nowy obowiązek audytu energetycznego dla dużych przedsiębiorstw »

Audyt energetyczny - system zarządzania energią Zgodnie z ustawą z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej, wszystkie „duże” przedsiębiorstwa mają obowiązek wykonania(...) czytaj 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 »
Zapisz się na bezpłatny newsletter!
Najnowsze informacje na Twoją skrzynkę:
9/2017

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2017
W miesięczniku m.in.:
  • - Jakość zasilania odbiorców - aktualny stan w polskich sieciach elektroenergetycznych
  • - Analiza perspektyw rozwoju klastrów energetycznych w Polsce
Zobacz szczegóły
Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych...
Brother Polska Sp. z o.o. Brother Polska Sp. z o.o.
      Jedyne na rynku właściwości !!! Drukarki...
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