Ikertzen aritu naizenergia biltegiratzeapixka bat, eta egia esan? Guztia nahasia zen sistema hibridoekin topo egin nuen arte. Hona hemen - energia biltegiratzea soluzio bakarren bidez konpontzen saiatzen ari garen akordioa, eta ez du behar dugun moduan funtzionatzen.
Inork Ez Du Hitz egiten Arazoa
Bateria batek energia eduki dezake egunez. Bikaina. Baina bat-bateko energia-leherketa bat behar duzunean - zure eguzki-panelek ekoizteari uzten diotenean eta zure AC aldi berean pizten denean, adibidez, - bateria bera borrokatzen denean. Ez dago horretarako diseinatuta. Bien bitartean, superkondentsadoreek milisegundotan isur dezakete energia, baina bahe batek ura gordetzen duen baino azkarrago isurtzen dute energia.
Gogoan dut bateria-banku arrunt batekin parekatuta dagoen SMES (energia magnetiko supereroaleen biltegiratze) konfigurazio honi buruz irakurri nuela eta "itxaron, zergatik ez du inork egin aurretik?" Bihurtzen da, badute. Jende nahikorik ez da arreta jartzen.
Ikuspegi hibridoak dio funtsean: zergatik ez biak erabili? Utzi bateriari bateriak hobekien egiten dutena - energia metatzen-epe luzera. Utzi superkondentsadoreari potentzia-puntu zoroak kudeatzen. Ozen esaten duzunean nabaria da, ezta?
Bi teknologiak elkarrekin benetan zentzua dutenean
Beraz, hemen interesgarria den. Energia biltegiratze sistema hibridoen ideia osoa ez da bi biltegiratze mota ezberdin elkartzea eta egun bat deitzea soilik. Benetako ingeniaritza pentsamendua dago atzean, nahiz eta inplementazio batzuk beste batzuk baino hobeak izan.
Hartu ETE/bateria konbinazioa. Atal supereroaleak potentzia-dentsitate eroa du - milisegundotan neurtutako erantzun-denborak ari gara. Baina garestia da eta ez du energia handirik gordetzen bere tamainarako. Pilak? Kontrako arazo osoa. Parekatu, eta tentsio laburreko gorabeherak eta epe luzeko-energia-hornidura kudeatzeko aukera izango duzu. Sistema bateko zehaztapenak ikusi nituen, inbertsio-kostuak ia % 30 murriztu zitezkeela biltegiratze-mota bakarreko neurriarekin alderatuta. Hori benetako dirua da.
Bateriekin konbinatutako bolanteak liluragarriak iruditzen zaizkidan beste konbinazio bat dira, ziurrenik alderdi mekanikoak elektrokimika hutsak baino gehiago erakartzen nauelako. Bolanteak -maiztasun handiko potentzia-gorabeherak - uste baino -bigarren mailako gauzak - kudeatzen ditu, bateriak aldakuntza luze eta motelagoak kudeatzen dituen bitartean. Sareko maiztasunaren erregulazioak konfigurazio hau maite du.
Benetan garrantzia duen zatia (Jende gehienentzat)
Hona hemen nire ustez paper tekniko eta liburu zuri guztietan galtzen dena: energia berriztagarriak ez du ezertarako balio behar bezala gorde ezin badugu. Eguzki-panelek energia sortzen dute eguzkia argitzen denean. Behaketa apurtzailea, badakit. Baina gauez ere elektrizitatea behar duzu, eta haizeak ez du jotzen zure afarirako planetarako egokia den ordutegi batean.
Behar bezala diseinatutako sistema hibrido batek energia hori nola harrapatu eta askatzen dugun optimizatu dezake. Eguzki-sorkuntza bat-batean jaisten denean hodei bat igaro delako (edo, badakizu, ilunabarra gertatu delako), superkondentsadorearen osagaia berehala sartzen da bateria igotzen den bitartean. Horrek tentsio-jaitsierak saihesten ditu eta argiak piztuta mantentzen ditu keinu gogaikarri hori gabe.
Superkondentsadoreekin aire konprimituko energia biltegiratzea (CAES) ere basatia da, nahiz eta aitortuko dudan ez dudala hainbeste zabalduta ikusten. CAESek energia gordetzen du airea lurpeko haitzuloetan edo tankeetan literalki konprimituz. Mekanikoa da, arraroa da, eta erantzun azkarra lortzeko supercapsekin parekatzen duzunean... benetan nahiko ondo funtzionatzen du sarea egonkortzeko. -eskala handiko CAESerako geologia egokia aurkitzea bere amesgaiztoa bada ere.
Errealeko-Munduko itxuragabetasuna
Eztabaida tekniko gehienetan sartzen ez den zerbait aipatu behar dut: sistema hauek kudeatzen zailak dira. Benetan konplikatua. Kontrol-sistema sofistikatuak behar dituzu biltegiratze-osagaiak zein karga kudeatzen duen zein momentutan erabakitzeko. Oker egin, eta dirua eta eraginkortasuna alferrik galtzen ari zara.
Energia kudeatzeko sistema - dei diezaiogun EMS, hori laburragoa delako --k energia-eskaera denbora errealean kontrolatu behar duelako-eta karga behar bezala banatu. Potentzia handia, iraupen laburra? Bideratu superkondentsadorera edo bolantera. Karga iraunkorra? Bateria maneiatzen du. Sinplea dirudi. Ez da.
Biltegiratze-teknologiek degradazio-eredu desberdinak dituzten gauza hau ere badago. Litio-ioizko bateriek gorroto dute guztiz deskargatuta egotea. Superkondentsadoreek milioika ziklo maneia ditzakete, baina poliki-poliki gaitasuna galtzen dute. Zure kontrol-sistemak hori kontuan hartu behar du, gaur egungo errendimendua eta biharko iraupena orekatuz. Bezala da... nonahi sprint dezakezu eta belaunak higatu, edo zeure buruari pausoa eman. EMSak erabaki hori milaka aldiz hartu behar du egunean.
Zergatik zaintzen dute ibilgailu elektrikoek (agian uste baino gehiago)
EV-ek sareko biltegian ikusten dugun arazo berari aurre egiten ari dira funtsean, eskalatuak eta mugikorrak. Energia-dentsitate handiko bateriak behar dituen - barrutia nahi duzu. Baina energia kantitate handiak azkar xurga ditzakeen azelerazioa eta balaztatze birsortzailea ere nahi dituzu. Bateria mota batek ezin ditu biak modu optimoan egin.
Elektrizitate elektrikoen fabrikatzaile batzuk biltegiratze hibridoarekin esperimentatzen ari dira - litio-ioizko-litio-ioizko pakete handi batekin irismenerako, superkondentsadoreekin osatuta energia-leherketak egiteko. Superkapek bestela galduko litzatekeen balazta-energia birsortzailea harrapatzen dute (bateriek ezin dutelako horren azkar kargatu), eta azeleraziorako ostikada gehigarria ematen dute bateria nagusia estresatu gabe.
Merkeagoak egiten al ditu ibilgailu elektrikoak? Ez. Egia esan, aldez aurretik garestitzen ditu. Baina bateriaren degradazioa nabarmen moteltzen da, zeinek 10 urteko bizitzan zehar... merezi du ziurrenik? Matematika oraindik eztabaidatzen ari da.
Kostuen errealitatearen egiaztapena
Hitz egin dezagun dirua, kostuak axola ez duela itxuratzea tontoa delako. Sistema hibridoak garestiagoak dira hasieran. Biltegiratze-teknologia bat baino bi edo gehiago erosten ari zara, gehi horiek kudeatzeko kontrol-sistemak. Australian, itxuraz, DC-akoplatutako bateria hibridoen sistemarik handiena instalatzen ari dira beren National Electricity Market-en. Eskala - izugarria da 120.000 etxe elikatzeko.
Proiektu mota horrek zentzu ekonomikoa du eskalagatik eta sarearen egonkortasun zerbitzuen balioagatik. Bizitegirako? Askoz zailagoa justifikatzea benetan konprometitua bazara edo fidagarritasun-behar zehatzik ez baduzu. Osagaien kostuak jaisten diren heinean eta tarifa elektrikoak igotzen diren heinean hori aldatzen dela susmatzen dudan arren.
Eragiketa-aurreztea ekipoen bizitza luzatzearen eta eraginkortasun hobearen ondorioz dator. Karga azkarren-deskarga-zikloen ondorioz bateriak kolpatzen ez badu, gehiago irauten du. Zure superkondentsadorea diseinatu zen potentzia-puntak maneiatzen baditu-epe luzeko biltegiratze-biltegiratzea eskaintzen saiatu beharrean (ergela izango litzateke), sistema osoa hobeto funtzionatzen du. Baina nahikoa denboraz funtzionatu behar duzu hasierako prima hori berreskuratzeko.
Axola duten zehaztapen teknikoak
Potentzia-dentsitatea eta energia-dentsitatea sistema hibridoak funtzionatzen duen oinarrizko konpromezua da. Pentsa ezazu potentzia-dentsitatea zenbat azkar atzitu dezakezun biltegiratutako energia - kiloko wattetan neurtuta. Energia-dentsitatea zenbat energia biltegiratu dezakezun - watt-ordutan neurtuta kilogramo bakoitzeko.
Superkondentsadoreak: potentzia-dentsitate handia (10,000+ W/kg), energia-dentsitate baxua (~5 Wh/kg). Esprinterrak dira.
Litio-ioizko bateriak: potentzia-dentsitate ertain-handia (~300-500 W/kg), energia-dentsitate handia (~250 Wh/kg). Maratoi korrikalariak dira.
Bi kirolari motak behar dituzu zure taldean, lasterketaren arabera.
Norberaren-deskarga tasak ere garrantzia du. Bateriek aste edo hilabetez mantentzen dute karga. Superkondentsadoreek energia azkar isurtzen dute - eguneko ehuneko garrantzitsu bat galduko duzu karga batera konektatuta ez badago. Horregatik ez zenituzke superkondentsadorerik erabiliko-epe luzerako babeskopiarako, nahiz eta sarean dauden pertsona batzuk nahastuta dirudien honi buruz.
Kontrol-estrategiak
Ados, baliteke atal hau teknikoa izatea, baina nahiko garrantzitsua da. Kontrol-estrategiak biltegiratze-osagai ezberdinen, kargaren eta energia-iturriaren (sarea edo berriztagarriak edo dena delakoa) nola igarotzen den zehazten du.
Bizarra moztea da ikuspegi bat - sistema hibridoak potentzia-eskariaren pikorrak leuntzen ditu, energia-iturri nagusiak karga konstanteagoa ikusten du. -Potentzia handiko biltegiratzeko osagaiak gailurrak xurgatzen ditu,-energia handiko osagaiak oinarri-lerroa maneiatzen du. Hau oso handia da berriztagarrien integraziorako, haizea eta eguzkia sarera bidal daitezkeen ohiko zentral elektrikoen itxura gehiago ematen duelako.
Behe-iragazkia beste metodo bat da. -Maiztasun handiko potentzia-aldaketak (aldaketa azkarrak) potentzia-biltegiratze trinkora bideratzen dira. -Maiztasun baxuko aldakuntzak (aldaketa motelak) energia-biltegiratze trinkora doaz. Matematikoki dotorea da, nahiz eta inplementazioa zaila izan.
Sistema batzuek karga-eredu historikoetan oinarritutako algoritmo iragarleak erabiltzen dituzte. Sistemak badaki zure instalazioak egunero 14:00etan energia-punta bat izaten duela, energia biltegiratze-osagai egokian aldez aurretik jarri dezake-. Oso ondo funtzionatzen du zure erabilera-eredua aldatzen den arte eta algoritmoa bat-batean okerreko eszenatokirako optimizatzen den arte.
Non gaude orain
Teknologia nahiko heldua da instalazio handiek aplikazio zehatzetan zentzua izan dezaten. Sare-zerbitzuak, energia-eskakizun zorrotzak dituzten industria-instalazioak,-eskala handiko integrazio berriztagarrien - horiek frogatutako erabilera kasuak dira. Wärtsilären GEMS softwarea eta antzeko energia kudeatzeko plataformak nahiko sofistikatu egin dira biltegiratze-teknologia anitzekin malabarean.
Eskala txikiagoko-etxebizitza-aplikazioak bere oinarria aurkitzen ari dira. Ekonomiak oraindik ez du funtzionatzen jende gehienentzat, nahiz eta lehen erabiltzaileak eta sare konexio fidagarriak dituzten pertsonak instalatzen ari diren. Baterien prezioak jaisten jarraitzen du, eta horrek laguntzen du, baina kontrol sistemek eta instalazioaren konplexutasunak kostu osoa altua mantentzen dute.
Ibilgailu elektrikoak dira ziurrenik berrikuntzaren hurrengo olatua ikusiko dugun tokian. Pisuaren eta espazioaren murrizketek diseinu eraginkorrak behartzen dituzte, eta ekoizpen masiboaren potentzialak kostuak murriztea eragiten du. EVetan funtzionatzen duena aplikazio finkoetara iritsiko da azkenean.
Eraginkortasunaren galdera
Beraz, itzuli hasierako galderara: energia biltegiratzeko sistema hibridoek eraginkortasuna optimiza dezakete?
Bai. Baina ez unibertsalki, ez automatikoki, eta ez beti ekonomikoki.
Kontrol egokiak dituen-ondo diseinatutako sistema hibrido batek joan-etorriko-% 85-90eko edo hobeago - joan-etorriko efizientzia lor dezake, teknologia bakarreko soluzioen pareko edo gainditzeko. Are garrantzitsuagoa dena, funtzionamendu-baldintza zabalago bat modu eraginkorrean kudeatu dezake. Malgutasun horrek eraginkortasun gailurra baino balio handiagoa du askotan.
Eraginkortasun-irabaziak biltegiratze-teknologia bakoitza bere funtzionamendu-tarte optimoan erabiltzeatik datoz. Bateriak ez ditu txirrindularitza azkarrak mailutzen. Superkondentsadoreak ez dira geldirik egoten potentzia-puntetan izan ezik. Sistema osoa arinago funtzionatzen du, hau da, bero hondakin gutxiago, degradazio gutxiago eta epe luzeko-errendimendu hobea da.
Baina - eta hori garrantzitsua da - gaizki diseinatutako sistema hibrido bat benetan eraginkorra izan daiteke putzu bakar bat-biltegiratze-teknologia bat baino. Zure kontrol-algoritmoak elkarren aurka borrokatzen ari badira, osagaien tamainak bat ez datozenak, zure potentzia-elektronikak gehiegizko bihurketa-galerak sartzen ari badira... diru gehiago gastatu duzu errendimendu okerragoa izateko.
Benetan Gertatu behar dena
Industriak estandarizazioa behar du. Oraintxe bertan, sistema hibrido bakoitza neurrira - pertsonalizatua-bere aplikazio zehatzerako diseinatuta dago. Hori ondo dago sare-eskalan ingeniari taldeekin egindako instalazioetarako, baina harrera zabalagoa eragozten du. Diseinu modularrak eta eskalagarriak behar ditugu, gurpila berrasmatu gabe zabaldu ahal izateko.
Kostuen murrizketa, jakina. Superkondentsadoreak oraindik garestiak dira biltegiratze-orduko watt-, nahiz eta haien potentzia-dentsitaterako soilik behar ditugun. Fabrikazio eskalak lagunduko luke hemen. Superkondentsadoreen teknologia alternatiboak ere izango lirateke (grafenoa-oinarritutako diseinuak itxaropentsuak dirudite, baina oraindik gehienbat laborategietan daude).
Baldintza aldakorretara egokitu daitezkeen kontrol-algoritmo hobeak, gizakiaren esku-hartzerik gabe. Ikaskuntza automatikoa erabilgarria izan daiteke hemen, hype besterik ez den aplikazio gehienetan ez bezala. Zure erabilera-eredu zehatzak ikasi eta horren arabera optimizatzen dituen sistema batek errendimendua nabarmen hobetu dezake programazio estatikoarekin alderatuta.
Eta zintzotasunez? Hezkuntza hobea. Kontratisten eta instalatzaile elektriko gehienek ez dute oso ondo ulertzen biltegiratze sistema hibridoak. Kontsumitzaile gehienek ez dute zalantzarik. Sistema hibridoak "bateria babeskopia" bezain ezagunak bihurtu arte kontzientzia orokorrean, adopzioa espezialista eta zaleentzat mugatuta egongo da.
Ausazko Behaketak
Pentsatzen jarraitzen dut nola iritsi garen - hamarkadetan zehar soluzio bakarreko energia biltegiratzea konpontzen saiatzen, eta duela gutxi eskala mailan planteamendu hibridoak hartzen. -Nukleo bakarretik-nukleo anitzeko prozesadoreetara pasa ginenaren antzekoa da maiztasunaren eskalatze-mugak betetzen ditugunean. Batzuetan erantzuna ez da gauza bat hobetzea, gauza anitz elkarrekin modu adimentsuan erabiltzea baizik.
Eguzki-plus-biltegiratzeko DC-akoplamendu joera osoa honekin lotuta dago. Eguzkiko DC AC bihurtzeko eta, ondoren, DCra bateria biltegiratzeko (bi bihurketetan energia xahutzen duena), DC-akoplatzeak dena DCn mantentzen du AC sarera joan behar duen arte. Galerak ehuneko hainbat puntutan murrizten ditu. Sistema-mailako optimizazio mota hauek dira planteamendu hibridoak merezi dutenak.
Aipatzekoa da ere: sistema hibridoen kudeaketa termikoaren erronkak ez dira-hutsalak. Bateriek beroa sortzen dute funtzionatzen duten bitartean. Superkondentsadoreek beroa sortzen dute. Bolanteek beroa sortzen dute errodamenduen marruskaduratik. Dena bildu eta hozte handia behar duzu. Hozte sistemak eraginkortasun orokorra nabarmen murrizteko nahikoa potentzia hartzen duten instalazioak ikusi ditut. Kontuan hartu beharreko zerbait.
Etorkizuneko zatia (beharrezkoa baina espekulatiboa)
Baliteke egoera solidoko-bateriek jokoa guztiz aldatzea. Energia-dentsitate handiko BATERAK ETA ziklo-bizitza luzeko potentzia-dentsitate handiko bateriak lortzen baditugu... agian sistema hibridoak ez dira beharrezkoak izango. Edo agian are sofistikatuagoak bihurtzen dira, egoera solidoko bateriak-beste teknologiarekin parekatuz, are errendimendu hobea lortzeko. Zaila esatea.
Hidrogenoaren biltegiratzea ere atzealdean dago. Sistema hibrido batzuk energia-gasa bihurtzeko-iraupen luzeko biltegiratze-(aste edo hilabete) aztertzen ari dira, bateria eta superkondentsadoreekin parekatuta epe laburreko-beharretarako. Konplikatua da eta eraginkortasun-galerak ditu, baina benetan sasoiko biltegiratzeko, eskalan bideragarri bakarra izan daiteke.
Sarea bera energia-sistema hibrido bat bilakatzen ari da - biltegiratzeaz gain, sorkuntza, transmisioa, banaketa, eta gero eta sofistikazio handiagoarekin funtzionatzen du. Ibilgailuaren-sareko-integrazioak beste geruza bat gehitzen du. Azkenean, agian "sistema" diskretuetan pentsatzeari utzi eta guztiz integratutako energia-ekosistema batean pentsatzen hasiko gara.
Baina ziurrenik aurreratzen ari naiz. Oraintxe bertan, bateriak superkondentsadoreekin modu fidagarrian parekatu aztertzen ari gara kontrol-sistemek desegin gabe.
Ondorioa
Energia biltegiratzeko sistema hibridoek funtzionatzen dute. Eraginkortasuna optimizatzen dute-soluzio teknologiko bakarrek parekatu ezin dituzten moduetan. Teknologia frogatuta dago, onurak benetakoak dira eta aplikazioak hazten ari dira.
Egoera zehatz baterako zentzua duten ala ez baldintza teknikoen, faktore ekonomikoen eta, egia esan, aurre egiteko prest zauden konplexutasunaren araberakoa da. Sareko-eskalako integrazio berriztagarrietarako eta aplikazio industrialetarako, gero eta aukera gehiago bihurtzen ari dira. Bizitegietarako eta merkataritza txikietarako, oraindik ez gaude nahiko.
Oinarrizko ikuspegia - teknologia osagarriak konbinatzeak irtenbide bakarra hobetzen saiatzeak baino emaitza hobeak ematen dituela - begi-bistakoa dirudi atzera begira. Ideia on gehienek bai. Orain erronka sistema hibridoak merkeagoak, sinpleagoak eta eskuragarriagoak egitea da, beren onurak zabalago eman ditzaten.
Eta bat instalatzea pentsatzen ari bazara, hitz egin potentzia-elektronika eta energia kudeatzeko sistemak benetan ulertzen dituen norbaitekin. Ez bakarrik saltzaile bat. Gauza hau konplikatua da, eta gaizki egitea garestia da.