Accumulo di energia: cos'è e come funziona

Ti sei mai chiesto come possiamo conservare il potere del sole per l'uso notturno? Lo stoccaggio di energia rende possibile, colmare lacune tra domanda e offerta. A differenza della generazione tradizionale, cattura energia per un uso successivo.
In questo post, imparerai cos'è lo stoccaggio di energia, come funziona lo stoccaggio di energia e i tipi di accumulo di energia.

Cos'è l'accumulo di energia?

Lo stoccaggio di energia è il processo di risparmio di energia per un uso successivo.

Cattura energia quando l'offerta è alta e la domanda è bassa.

Più tardi, rilascia l'energia immagazzinata per soddisfare le esigenze in crescita.

Perché è necessario l'accumulo di energia

· L'energia rinnovabile è intermittente.

· Pannelli solari smettono di produrre quando il sole tramonta.

· Le turbine eoliche rallentano quando l'aria è ferma.

· Richiedi picchi la sera, quando le case hanno bisogno di elettricità.

· Anche le interruzioni causate da tempeste o onde di calore rendono essenziale la conservazione.

Esempi quotidiani di accumulo di energia

Pensa alla batteria del tuo telefono: immagazzina la carica.
Le dighe idroelettriche pompate fanno qualcosa di simile, ma su vasta scala.
Pompano l'acqua in salita quando la domanda è bassa, quindi rilasciano in discesa per generare elettricità quando le persone ne hanno più bisogno.

Perché l'accumulo di energia è importante

Lo stoccaggio di energia è la chiave per un futuro energetico più pulito.
Ci consente di utilizzare energia rinnovabile quando il sole tramonta o il vento rallenta.
Memorizzando prima energia e rilasciandola in seguito, continuiamo la fornitura stabile.

Ruolo nella transizione di energia rinnovabile

· Il solare e il vento sono potenti, ma non sempre disponibili.

· Lo stoccaggio cattura l'elettricità extra durante i pomeriggi di sole.

· Quindi fornisce quell'energia di notte, quando la domanda aumenta.

· Questo equilibrio aiuta le energie rinnovabili a crescere senza rischiare blackout.

Vantaggi per la stabilità e l'affidabilità della griglia

La griglia deve sempre abbinare l'offerta e la domanda.
La conservazione agisce come un cuscinetto contro cambiamenti improvvisi.
Supporta la regolazione della frequenza, la rasatura di picco e la risposta rapida.

Accumulo di energia come 'il frigorifero per elettricità '

Pensa al cibo in un frigorifero.
Non mangi tutto subito.
Invece, lo salvi e lo usi quando sei pronto.
Lo stoccaggio fa lo stesso per l'elettricità, mantenendolo fresco per dopo.

Impatto sulle comunità

· Taglia le bollette elettriche spostando l'uso in ore più economiche.

· Riduce l'inquinamento dalle piante di combustibile fossile 'picco '.

· Fornisce backup durante le tempeste o il tempo estremo.

· Migliora la resilienza per le case rurali e i quartieri della città.

Come funziona lo stoccaggio di energia?

Lo stoccaggio di energia prende l'elettricità e la trasforma in un'altra forma.
Può trattenere quell'energia fino a quando le persone ne hanno di nuovo bisogno.
Più tardi, cambia in un potere utilizzabile per case, automobili o griglie.

Tipi di conversione e archiviazione

· Chemical : le batterie immagazzinano energia nelle reazioni chimiche.

· Meccanico : volani o aria compressa Tenere la forza fisica.

· Thermal : il calore immagazzinato in acqua o sale fuso può essere riutilizzato.

· Elettrico : i condensatori e i sistemi elettromagnetici mantengono pronti l'energia.

Carica e scarica spiegata

Durante la ricarica, lo stoccaggio assorbe l'energia in eccesso dalla griglia.
Potrebbe essere un'energia solare in eccesso a mezzogiorno o un forte vento di notte.
Nell'assunzione, restituisce l'energia per soddisfare la crescente domanda.
Questo ciclo si ripete quotidianamente, rendendo flessibile l'approvvigionamento energetico.

Analogia: bacini idrici e idro

Immagine acqua immagazzinata in un serbatoio alto.
Quando la domanda è bassa, le pompe spingono l'acqua in salita.
Quando la domanda aumenta, l'acqua scorre indietro attraverso le turbine.
Funziona proprio come una batteria gigante, immagazzinando e rilasciando energia.

Tipi di sistemi di accumulo di energia

Lo stoccaggio di energia è disponibile in molte forme, ognuna delle quali serve esigenze diverse.
Alcuni sistemi immagazzinano l'elettricità direttamente, mentre altri detengono calore o pressione.
Esploriamo le tecnologie più importanti.

Sistemi di stoccaggio dell'energia della batteria (BESS)

Le batterie trasformano l'elettricità in energia chimica, quindi rilasciala quando necessario.
Le batterie agli ioni di litio dominano a causa dell'elevata efficienza e delle dimensioni compatte.
Altre opzioni includono batterie al sodio-zolfo, al piombo-acido e a flusso.

Vantaggi:

· Alta densità di energia

· Risposta rapida

· Adatto per case, aziende e grandi griglie

Limitazioni:

· Durata della vita limitata (5-15 anni)

· Dipendenza da materiali rari

Stoccaggio idroelettrico pompato

Questa è la forma di conservazione più antica e comune.
Funziona pompando acqua in salita quando l'energia è economica.
Più tardi, l'acqua scorre verso il basso per generare energia durante la domanda elevata.

· Molto efficiente (70–85%).

· Adozione su larga scala in tutto il mondo dagli anni '70.

Accumulo di energia termica

I sistemi termici risparmiano calore o freddo per un uso successivo.
Le piante CSP usano specchi per riscaldare il sale fuso per la generazione di energia.
La conservazione del ghiaccio raffredda gli edifici congelando l'acqua di notte.

Presentazione dell'energia dell'aria compressa (CAES)

CAES immagazzina aria compressa in caverne sotterranee.
Quando necessario, l'aria viene rilasciata per girare le turbine.
Ciò riduce l'uso di carburante e riduce le emissioni del 40-60%.

· Esistono due piante commerciali: Germania e Alabama.

· Grande capacità e lunga durata, ma posizioni limitate.

Stoccaggio dell'energia del volano

I volani mantengono l'energia come forza cinetica in un rotore rotante.
Possono raggiungere 60.000 giri / min all'interno di camere a bassa attrezzatura.
Quando è scaricato, il rotore rallenta durante il rilascio di elettricità.

Vantaggi:

· Risposta molto veloce

· Lunga durata del ciclo (oltre 100.000 cicli)

· Bassa manutenzione

Utilizzato principalmente per la regolazione della frequenza della griglia e brevi esplosioni di potenza.

Conservazione dell'idrogeno

L'idrogeno viene creato dividendo l'acqua mediante elettrolisi.
Può essere conservato in serbatoi o caverne per un uso successivo.
Le celle a combustibile lo convertono in elettricità, producendo solo acqua.

Pro:

· Pulisci se accoppiato con le energie rinnovabili

· Elevato potenziale di archiviazione

Contro:

· Infrastruttura costosa

· La combustione dell'idrogeno può emettere gas nocivi dannosi

Vantaggi dello accumulo di energia

Lo stoccaggio di energia offre valore ben oltre la conservazione dell'elettricità extra.
Rafforza la griglia, protegge le comunità e supporta una crescita pulita.

Benefici a livello di griglia

Lo stoccaggio aiuta a mantenere l'offerta e la domanda in equilibrio ogni secondo.
Risponde rapidamente a cali o aumenti nell'uso dell'elettricità.
Supporta anche la regolazione della tensione e della frequenza, stabilizzando la griglia.

· Rapporto di picco : rilascio di energia durante le ore di punta costose.

· Arbitraggio energetico : acquista energia quando economica, vendi o usalo in seguito.

Benefici comunitari e residenziali

Per le famiglie e i quartieri, lo stoccaggio significa tranquillità.
Mantiene le luci accese durante i blackout o il tempo estremo.
Abbassa le bollette spostando l'utilizzo a tempi più economici del giorno.
Aumenta anche l'accesso rinnovabile, permettendo alle persone di usare l'energia solare di notte.

· Potenza di backup durante le interruzioni

· Abbassare le bollette attraverso lo spostamento del carico intelligente

· Resilienza della comunità più forte con microgrids

Benefici ambientali ed economici

Lo stoccaggio sostituisce le piante inquinanti 'Peaker ' utilizzate solo nei giorni caldi.
Riducendo l'uso di combustibili fossili, abbassa le emissioni di gas serra.
Guida inoltre nuove industrie, creando posti di lavoro nella produzione di batterie.

Attuale capacità di accumulo dell'energia

Lo stoccaggio di energia è cresciuto rapidamente negli ultimi dieci anni.
Solo gli Stati Uniti avevano più di 24 gigawatt di stoccaggio entro il 2020.
La maggior parte di questa capacità proveniva da impianti idrici pompati costruiti anni fa.

Rapida crescita della conservazione degli ioni di litio

Le batterie agli ioni di litio ora guidano l'espansione sia su scala di utilità che residenziale.
Sono più economici, più efficienti e più facili da installare rispetto ai sistemi più vecchi.
Tra il 2015 e il 2019, i costi per le batterie su larga scala sono diminuiti del 72%.
Le installazioni continuano a salire mentre i veicoli elettrici spingono la tecnologia in avanti.

Espansione del mercato globale

La domanda in tutto il mondo per i sistemi di stoccaggio sta salendo rapidamente.
L'archiviazione dei progetti Irena aumenterà da 4,67 TWH nel 2017 a 15,7 TWH nel 2030.
Statista mostra che il solo mercato degli Stati Uniti ha superato $ 1,6 miliardi nel 2020.
Entro il 2025, si prevede che raggiungerà $ 8,2 miliardi, supportato da nuove politiche.

· Asia guida nella produzione di ioni di litio.

· L'Europa sta espandendo la batteria a flusso e i progetti di conservazione termica.

· Il Nord America si concentra su grandi banche della batteria su larga scala.

Il futuro dello stoccaggio dell'energia

Lo stoccaggio di energia si sta evolvendo rapidamente, modellando il modo in cui utilizziamo l'energia pulita.
Va oltre brevi esplosioni di potere, mirando a sistemi più lunghi e più intelligenti.

Archiviazione di lunga durata (10–100 ore)

Le nuove tecnologie target per lo stoccaggio di archiviazione duratura, non solo ore.
Mantengono l'elettricità rinnovabile disponibile durante i picchi di domanda estesa.
I sistemi con 10-100 ore di dimissione vengono testati in tutto il mondo.

Vantaggi chiave:

· Backup affidabile durante le tempeste o i guasti alla griglia

· Migliore integrazione del solare e del vento

· Flessibilità per i servizi pubblici e le industrie

Potenziale di stoccaggio stagionale

I sistemi stagionali archiviano energia per settimane o addirittura mesi.
Possono salvare l'energia solare extra di Summer per l'uso invernale.
Le sfide rimangono in costi e efficienza, ma il potenziale è elevato.

Sforzi di ricerca e sviluppo del governo e del settore

I governi finanziano la ricerca su sistemi a lungo termine e a basso costo.
Programmi come ARPA-E supportano le scoperte nella memoria su scala di griglia.
L'industria investe in batterie avanzate, aria compressa e idrogeno.

· Programmi DOE negli Stati Uniti si concentrano su una conservazione di 10-100 ore.

· Europa finanzia i progetti di idrogeno stagionale.

· L'Asia accelera il litio su scala griglia e le piante della batteria a flusso.

Economia circolare: batterie di seconda vita e riciclaggio

Dobbiamo riciclare le vecchie batterie e dare loro una seconda vita.
Le batterie EV utilizzate possono alimentare case o piccole griglie.
Il riciclaggio riduce la domanda di materie prime e riduce i costi ambientali.

· Le batterie di seconda vita tagliano i rifiuti.

· Il recupero del materiale supporta la nuova produzione.

· Modelli circolari rafforzano gli obiettivi di sostenibilità.

Conclusione

Abilitando l'integrazione rinnovabile, lo stoccaggio di energia riduce l'energia solare e eolica sprecata. Taglia anche l'inquinamento dalle piante di combustibile fossile e rafforza l'affidabilità della griglia. Per le case e le comunità, riduce le bollette energetiche e fornisce backup durante le interruzioni.

Il percorso verso Net Zero richiede tecnologie di archiviazione più intelligenti e di lunga durata. Investire oggi nello stoccaggio di energia garantisce aria più pulita, comunità più forti e un sistema energetico stabile domani.

FAQ

D: Che cos'è un sistema di accumulo di energia della batteria (BES)?

A: A Bess memorizza l'elettricità nelle batterie, quindi la rilascia più tardi. Supporta case, aziende e griglie di utilità.

D: Quanto dura un sistema di accumulo di energia della batteria?

A: La maggior parte delle unità BESS dura 5-15 anni, a seconda delle dimensioni, dell'uso e della manutenzione.

D: Lo stoccaggio di energia può funzionare con pannelli solari?

A: Sì, lo stoccaggio cattura l'energia solare diurna e la fornisce di notte, garantendo una potenza continua.

D: Lo stoccaggio di energia è sicuro per case e aziende?

A: I sistemi moderni sono progettati con caratteristiche di sicurezza avanzate, rendendoli affidabili e sicuri.

D: Quali sono le principali sfide dello stoccaggio di energia oggi?

A: Alti costi iniziali, efficienza limitata e dipendenza da materiali rari rimangono sfide.

D: Lo stoccaggio di energia può sostituire gli impianti di combustibili fossili?

A: Può sostituire le piante di alimentazione fossile 'Peaker ', riducendo l'inquinamento e supportando le griglie più pulite.

D: In che modo lo stoccaggio di energia aiuta a ridurre i costi di elettricità?

A: Abilita la rasatura di picco e lo spostamento del carico, abbassando le bollette utilizzando energia immagazzinata più economica.