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

Poradnik inżyniera elektryka. Komplet 3 tomów »

Poradnik inżyniera elektryka Poradnik jest przeznaczony przede wszystkim dla inżynierów elektryków. Mogą z niego korzystać również inżynierowie innych specjalności oraz studenci wydziałów elektrycznych i energetycznych wyższych szkół technicznych(...) czytam dalej »


Czy istnieje niezniszczalna oprawa LED?

Jaki jest najlepszy hermetyk na rynku »

Niezniszczalne oprawy LED Ebook
Oprawy, które łączą w sobie zalety źródeł światła LED z nowoczesnymi systemami optycznymi. Źródła LED o dużej wydajności świetlnej, wytwarzają oświetlenie o bezprecedensowej (...) zobacz więcej  » Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom konstrukcyjnym oprawa charakteryzuje się szczelnością oprawy IP66. Podstawa i klosz wykonany z poliwęglanu zapewnia oprawie wysoki stopień odporności na uderzenia IK09.
(...)
czytam dalej »

System zarządzania energią EMS CX3 »

System zarządzania energią EMS CX3 składa się z urządzeń o niezwykle kompaktowej budowie modułowej, które w łatwy sposób można zainstalować zarówno w nowopowstających instalacjach jak i już istniejących, w jednym rzędzie rozdzielnicy elektrycznej z innymi aparatami (...) czytam dalej »


Konkurs z nagrodami dla elektryków! Zobacz które miejsce zdobędziesz »

Przewody elektryczne i kable spełniające normy CPR »

Konkurs dla elektryków - liga specjalistów Kable przeowdy lapp
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Nieposiadanie Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany oznacza brak możliwości wprowadzenia go na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji niemożliwość (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Zobacz nowości na ELEKTROTECHNIKA 2019 »

PRzewody i kable standardy Ochrona przepięciowa systemów alarmowych
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Targi ELEKTROTECHNIKA skierowane są do producentów i użytkowników sprzętu niskiego, średniego i wysokiego napięcia oraz systemów alarmowych i rozwiązań umożliwiających instalację przewodów elektrycznych w nowoczesnych budynkach. Równolegle odbędą się Targi ŚWIATŁO oraz Wystawa TELETECHNIKA..(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » 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 (...) 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 »
1-2/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 1-2/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania transformatorów elektromedycznych bloku operacyjnego szpitala
  • - Zasady wprowadzania do obrotu i stosowania urządzeń przeciwpożarowych
Zobacz szczegóły
Elastycznie i bezpiecznie

Elastycznie i bezpiecznie

Systematycznie rozbudowujące się systemy instalacji elektrycznych powodują, że szukamy nowych rozwiązań w zakresie bezpiecznego prowadzenia tras kablowych.
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych 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