Оптичні накопичувачі та системи зарядки – це новий тип енергетичної інфраструктури, яка поєднує виробництво сонячної енергії,зберігання енергіїі зарядка електромобілів. Вони можуть надавати чисті та зручні енергетичні послуги для міських і сільських районів, особливо для регіонів з недостатнім енергопостачанням або високими цінами на електроенергію. Однак оптичні системи зберігання та заряджання також стикаються з проблемами, такими як переривчастість і невизначеність сонячної енергії, висока вартість і низька ефективність накопичення енергії, а також координація та управління кількома джерелами енергії та навантаженнями.
Як накопичення енергії може допомогти
Накопичувач енергії є ключовим компонентом оптичних накопичувачів і систем заряджання, оскільки він може допомогти збалансувати пропозицію та попит на електроенергію, підвищити надійність і стабільність системи, а також зменшити експлуатаційні витрати та вуглецевий слід системи.
Існують різні типи технологій зберігання енергії, які можна використовувати в оптичних системах зберігання та зарядки, наприклад:
Акумулятори: ці пристрої перетворюють накопичену хімічну енергію в електричну. Їх можна використовувати в різних масштабах, від домашніх до мережевих, і останніми роками вони стали дешевшими та ефективнішими. Вони можуть забезпечити швидку реакцію та високу вихідну потужність для короткочасних застосувань, таких як зниження пікових навантажень, регулювання частоти та контроль напруги.
Насосна гідро: Цей метод передбачає перекачування води вгору в періоди низького попиту на енергію та випуск її через турбіни для виробництва електроенергії в періоди високого попиту. Це найбільш широко використовувана форма зберігання енергії, особливо для великомасштабних застосувань. Він може забезпечити недороге та довгострокове зберігання для масових додатків живлення, таких як вирівнювання навантаження, резерв обертання та чорний старт.
Накопичувач теплової енергії: Ця техніка передбачає зберігання тепла чи холоду в таких матеріалах, як вода, розплавлена сіль, лід або матеріали зі зміною фази. Його можна використовувати для опалення або охолодження будівель або промислових процесів або для виробництва електроенергії за допомогою парових турбін або теплових двигунів. Це може покращити використання сонячної теплової енергії та зменшити залежність від викопного палива.
Механічний накопичувач енергії: цей підхід використовує рух або силу тяжіння для зберігання електроенергії. Приклади включають маховики, стиснене повітря та гравітаційні системи. Ці технології можуть забезпечити швидку та гнучку реакцію на коливання мережі та проблеми з якістю електроенергії.
Які викликизберігання енергії
Хоча зберігання енергії може надати багато переваг для оптичних накопичувачів і систем заряджання, воно також стикається з багатьма проблемами. Деякі з них включають:
Вартість: Технології зберігання енергії все ще дорогі порівняно зі звичайними електростанціями, що працюють на викопному паливі. Вартість зберігання енергії залежить від різних факторів, таких як тип, розмір, розташування та застосування технології. Вирівняна вартість зберігання (LCOS), яка вимірює середню вартість одиниці електроенергії, що постачається системою зберігання протягом усього терміну служби, сильно відрізняється в залежності від технологій і регіонів.
Продуктивність: Технології зберігання енергії мають різні характеристики щодо потужності, енергетичної ємності, ефективності, тривалості життя та впливу на навколишнє середовище. Це впливає на їх придатність для різних цілей і сценаріїв. Наприклад, батареї мають високу швидкість саморозряду та обмежений термін служби, тоді як насосні гідрогенератори мають високі вимоги до землі та вплив на навколишнє середовище.
Надійність: Технології накопичення енергії мають бути достатньо надійними, щоб задовольнити попит на електроенергію в оптичних системах зберігання та заряджання, де перебої з електроенергією можуть мати серйозні наслідки для клієнтів і підприємств. Однак надійність зберігання енергії залежить від наявності та якості сонячного ресурсу, а також від конструкції та роботи системи. Наприклад, дослідження Wang et al. виявили, що динамічне налаштування оптичних поглиначів у матеріалах зі зміною фаз може покращити швидкість сонячного теплового заряду більш ніж на 270% і потроїти кількість загальної накопиченої теплової енергії.
Висновок
Зберігання енергії відіграє важливу роль в оптичних накопичувачах і системах зарядки, оскільки воно може допомогти покращити продуктивність і економічність виробництва сонячної енергії та зарядки електромобілів. Однак зберігання енергії також стикається з багатьма технічними, економічними та соціальними проблемами, які необхідно вирішити. Таким чином, необхідний комплексний і інтегрований підхід, який враховує не тільки технології зберігання енергії, але й інші фактори, такі як оцінка сонячних ресурсів, проектування та оптимізація системи, інтеграція та регулювання мережі, поведінка та задоволеність клієнтів. Крім того, розвиток накопичення енергії має узгоджуватися з цілями та цінностями сталого розвитку.