Perbandingan kelebihan dan kekurangan berbagai sistem penyimpanan energi

1, penyimpanan energi mekanis Penyimpanan energi mekanis terutama mencakup penyimpanan yang dipompa, penyimpanan energi udara terkompresi, dan penyimpanan energi roda gila.

(1) Penyimpanan yang dipompa: ketika jaringan melalui penggunaan kelebihan listrik sebagai media energi cair air dari reservoir dataran rendah ke reservoir dataran tinggi, beban puncak jaringan dari air reservoir dataran tinggi kembali ke reservoir yang lebih rendah untuk dipromosikan pembangkit listrik turbin generator, efisiensi umumnya sekitar 75%, biasa dikenal dengan 4 out 3, dengan kapasitas penyesuaian harian, untuk beban puncak dan cadangan.

Kekurangan: lokasi sulit, dan ketergantungan pada medan; Siklus investasinya besar, dan kerugiannya tinggi, termasuk kerugian pengurasan dan penyimpanan + kerugian jalur; Pada tahap ini, hal ini juga dibatasi oleh kebijakan harga listrik Tiongkok, dan lebih dari 80% pemompaan dan penyimpanan Tiongkok tahun lalu berada di bawah sinar matahari.

(2) Penyimpanan energi udara terkompresi (CAES): penyimpanan energi udara terkompresi adalah dengan menggunakan sisa listrik dari sistem tenaga ketika beban rendah, digerakkan oleh motor untuk menggerakkan kompresor udara, udara ditekan ke dalam saluran besar yang tertutup. kapasitas gua bawah tanah sebagai ruang penyimpanan gas, ketika sistem pembangkit listrik tidak mencukupi, udara terkompresi dicampur dengan minyak atau gas alam melalui penukar panas dan pembakaran, ke dalam turbin gas untuk pembangkit listrik. Ada lebih banyak penelitian asing, teknologinya sudah matang, dan Tiongkok mulai sedikit terlambat, seolah-olah akademisi Lu Qiang memiliki lebih banyak penelitian tentang aspek ini, apa itu kogenerasi tenaga dingin dan sebagainya.

Penyimpanan udara terkompresi juga memiliki fungsi puncak, yang cocok untuk ladang angin skala besar, karena kerja mekanis yang dihasilkan oleh energi angin dapat langsung menggerakkan kompresor untuk berputar, mengurangi konversi antara menjadi listrik, sehingga meningkatkan efisiensi.

Kekurangan: Salah satu kelemahan utama adalah efisiensi yang rendah. Alasannya adalah suhu udara meningkat ketika dikompresi, dan suhu menurun ketika udara dilepaskan dan dimuai. Dalam proses udara bertekanan, sebagian energi hilang sebagai panas dan harus dipanaskan kembali sebelum pemuaian. Gas alam biasanya digunakan sebagai sumber panas untuk memanaskan udara, sehingga efisiensi penyimpanan energi menjadi lebih rendah. Kerugian lain yang mungkin terjadi adalah kebutuhan akan unit penyimpanan gas yang besar, kondisi geologi tertentu, dan ketergantungan pada bahan bakar fosil.

(3) Penyimpanan energi roda gila: Penggunaan roda gila yang berputar berkecepatan tinggi untuk menyimpan energi dalam bentuk energi kinetik, dan ketika energi dibutuhkan, roda gila melambat dan melepaskan energi yang tersimpan. Teknologi tunggal penyimpanan energi flywheel pada dasarnya adalah dalam negeri (tetapi kesenjangan dengan luar negeri lebih dari 10 tahun), kesulitannya adalah mengembangkan produk baru dengan fungsi berbeda sesuai kegunaan yang berbeda, sehingga pasokan daya penyimpan energi flywheel sangat tinggi. produk teknologi tetapi inovasi asli tidak mencukupi, sehingga semakin sulit memperoleh dukungan pendanaan penelitian ilmiah nasional. Kepadatan energi tidak cukup tinggi, laju self-discharge tinggi, seperti menghentikan pengisian daya, energi akan habis dalam beberapa hingga puluhan jam. Hanya cocok untuk segmen pasar tertentu, seperti catu daya tak terputus berkualitas tinggi.

2, penyimpanan energi listrik (1) Penyimpanan energi superkapasitor: Struktur lapisan listrik ganda yang terdiri dari elektroda berpori karbon aktif dan elektrolit digunakan untuk memperoleh kapasitas listrik yang besar. Berbeda dengan baterai yang menggunakan reaksi kimia, proses pengisian dan pengosongan superkapasitor selalu merupakan proses fisik. Waktu pengisian yang singkat, masa pakai yang lama, karakteristik suhu yang baik, hemat energi, dan perlindungan lingkungan hijau. Superkapasitor tidak mempunyai hal yang terlalu rumit yaitu pengisian kapasitor, selebihnya adalah masalah material, dan arah penelitian saat ini adalah apakah luasnya kecil dan kapasitansinya lebih besar. Perkembangan superkapasitor masih sangat pesat, dan superkapasitor baru yang berbahan dasar graphene sangat panas.

Kekurangan: Dibandingkan dengan baterai, kepadatan energinya menyebabkan penyimpanan energi yang relatif rendah untuk berat yang sama, yang secara langsung menyebabkan masa pakai baterai yang buruk dan bergantung pada lahirnya material baru, seperti graphene.

(2) Penyimpanan energi superkonduktor (UKM): perangkat yang terbuat dari superkonduktor dengan resistansi nol untuk menyimpan energi listrik. Sistem penyimpanan energi superkonduktor terutama mencakup diagram superkonduktor, sistem suhu rendah, sistem pengaturan daya, dan sistem pemantauan. Pengembangan teknologi material superkonduktor merupakan prioritas utama teknologi penyimpanan energi superkonduktor, material superkonduktor secara kasar dapat dibagi menjadi material superkonduktor suhu rendah, material superkonduktor suhu tinggi, dan material superkonduktor suhu ruangan.

Kekurangan: Tingginya biaya penyimpanan energi superkonduktor (bahan dan sistem pendingin kriogenik) membuat penerapannya sangat terbatas. Dibatasi oleh keandalan dan ekonomi, penerapan komersial masih jauh.

3. Penyimpanan energi elektrokimia

(1) Baterai timbal-asam: Ini adalah baterai yang elektrodanya sebagian besar terbuat dari timbal dan oksidanya, dan elektrolitnya berupa larutan asam sulfat. Saat ini, banyak digunakan di dunia, siklus hidup bisa mencapai sekitar 1000 kali lipat, efisiensi bisa mencapai 80% -90%, kinerja biaya tinggi, dan sering digunakan dalam catu daya kecelakaan atau catu daya cadangan. dari sistem tenaga listrik.

Kekurangan: Jika debit daya tinggi dan dalam, kapasitas yang tersedia akan berkurang. Hal ini ditandai dengan kepadatan energi yang rendah dan masa hidup yang pendek. Baterai timbal-asam telah meningkatkan masa pakainya secara signifikan tahun ini dengan menambahkan bahan karbon super aktif ke pelat negatif baterai aluminat.

(2) Baterai litium-ion: merupakan golongan logam litium atau paduan litium sebagai bahan elektroda negatif, penggunaan larutan elektrolit non-air pada baterai. Terutama digunakan pada perangkat seluler portabel, efisiensinya bisa mencapai lebih dari 95%, waktu pengosongan bisa mencapai beberapa jam, jumlah siklus bisa mencapai 5000 kali atau lebih, responsnya cepat, merupakan baterai praktis dalam lanskap energi, yang paling banyak digunakan saat ini. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi juga terus ditingkatkan, dan bahan elektroda positif dan negatif memiliki beragam kegunaan.

Baterai litium daya utama yang ada di pasaran dibagi menjadi tiga kategori: baterai litium asam kobalt, baterai asam litium mangan, dan baterai litium besi fosfat . Yang pertama memiliki kepadatan energi yang tinggi, tetapi keamanannya sedikit lebih buruk, sedangkan yang terakhir sebaliknya, kendaraan listrik domestik seperti BYD, yang sebagian besar saat ini menggunakan baterai lithium besi fosfat. Tapi sepertinya orang asing memainkan baterai lithium ternary dan baterai lithium iron phosphate?

Baterai litium-belerang juga sangat panas, dengan belerang sebagai elektroda positif dan logam litium sebagai elektroda negatif, dan kepadatan energi spesifik teoritis dapat mencapai 2600wh/kg, dan kepadatan energi aktual dapat mencapai 450wh/kg. Namun, bagaimana cara meningkatkan siklus hidup pengisian dan pengosongan baterai, keamanan penggunaan juga merupakan masalah besar.

Kekurangan: Ada harga tinggi (4 yuan /wh), harga yang terlalu mahal menyebabkan pemanasan, pembakaran dan masalah keselamatan lainnya, perlu dikenakan biaya perlindungan.

(3) Baterai natrium sulfur: Ini adalah baterai sekunder dengan natrium logam sebagai elektroda negatif, belerang sebagai elektroda positif, dan tabung keramik sebagai diafragma elektrolit. Siklusnya bisa mencapai 4500 kali, waktu pengosongan 6-7 jam, efisiensi siklus 75%, kepadatan energi tinggi, dan waktu respons cepat. Saat ini, lebih dari 200 pembangkit listrik penyimpan energi telah dibangun di Jepang, Jerman, Prancis, Amerika Serikat, dan tempat lain, yang terutama digunakan untuk meratakan beban, menggeser puncak, dan meningkatkan kualitas daya.

Kekurangan: Karena menggunakan natrium cair, dijalankan pada suhu tinggi, mudah terbakar. Dan jika jaringan listrik padam, diperlukan generator diesel untuk membantu menjaga suhu tinggi, atau untuk membantu memenuhi kondisi pendinginan baterai.

(4) Baterai aliran: baterai berkinerja tinggi yang masing-masing menggunakan elektrolit positif dan negatif untuk memisahkan dan bersirkulasi. Daya dan energi baterai tidak berkorelasi, dan energi yang disimpan bergantung pada besar kecilnya tangki penyimpanan, sehingga dapat menyimpan energi hingga beberapa jam hingga beberapa hari, dengan kapasitas hingga Mw. Baterai ini mempunyai sejumlah sistem, seperti sistem besi kromium, sistem seng brom, sistem natrium polisulfida brom dan semua sistem vanadium, dimana baterai vanadium adalah yang paling populer.

Kekurangan: volume baterai terlalu besar; Baterai memiliki persyaratan tinggi pada suhu sekitar. Harga tinggi (ini mungkin merupakan fenomena jangka pendek); Sistem penyimpanan energi baterai yang rumit (yaitu pompa dan pipa, yang tidak sesederhana baterai non-aliran seperti litium) memiliki sedikit banyak masalah lingkungan.



4, penyimpanan energi panas: Pada sistem penyimpanan energi panas, energi panas disimpan dalam media wadah berinsulasi, yang dapat diubah kembali menjadi energi listrik bila diperlukan, dan juga dapat langsung digunakan dan tidak lagi diubah kembali menjadi energi listrik. energi. Penyimpanan energi panas dapat dibagi menjadi penyimpanan panas sensibel dan penyimpanan panas laten. Panas yang tersimpan dalam penyimpanan energi panas bisa berukuran besar, sehingga dapat digunakan dalam pembangkitan energi terbarukan.

Kekurangan: Penyimpanan energi panas memerlukan berbagai media kerja termal kimia bersuhu tinggi, dan kesempatan penerapannya relatif terbatas.

5, penyimpanan energi kimia Penyimpanan energi kimia: penggunaan hidrogen atau gas alam sintetis sebagai pembawa energi sekunder, penggunaan listrik berlebih untuk menghasilkan hidrogen, Anda dapat langsung menggunakan hidrogen sebagai pembawa energi, Anda juga dapat bereaksi dengan karbon dioksida menjadi gas alam sintetik (metana), hidrogen atau gas alam sintetik selain untuk pembangkit listrik, ada cara lain yang dapat dimanfaatkan seperti transportasi. Jerman sangat tertarik untuk mempromosikan teknologi ini dan menjalankan proyek percontohan.

Kekurangan: Efisiensi siklus penuh rendah, efisiensi produksi hidrogen hanya 40%, dan efisiensi gas alam sintetis kurang dari 35%.