Оптичните системи за съхранение и зареждане са нов тип енергийна инфраструктура, която комбинира генериране на слънчева енергия,енергиен запаси зареждане на електрически автомобили. Те могат да предоставят чисти и удобни енергийни услуги за градските и селските райони, особено за региони с недостатъчно електрозахранване или високи цени на електроенергията. Въпреки това, оптичните системи за съхранение и зареждане също са изправени пред предизвикателства като непостоянството и несигурността на слънчевата енергия, високата цена и ниската ефективност на съхранението на енергия и координацията и управлението на множество енергийни източници и товари.
Как съхранението на енергия може да помогне
Съхранението на енергия е ключов компонент на оптичните системи за съхранение и зареждане, тъй като може да помогне за балансиране на предлагането и търсенето на електроенергия, да подобри надеждността и стабилността на системата и да намали оперативните разходи и въглеродния отпечатък на системата.
Има различни видове технологии за съхранение на енергия, които могат да се използват в оптични системи за съхранение и зареждане, като например:
Батерии: Тези устройства преобразуват съхранената химическа енергия в електрическа. Те могат да се използват в различни мащаби, от домакинство до мрежово ниво, и станаха по-евтини и по-ефективни през последните години. Те могат да осигурят бърза реакция и висока изходна мощност за краткосрочни приложения, като пиково бръснене, регулиране на честотата и контрол на напрежението.
Помпено хидро: Този метод включва изпомпване на вода нагоре по време на ниско търсене на енергия и освобождаването й през турбини за генериране на електричество по време на голямо търсене. Това е най-широко използваната форма за съхранение на енергия, особено за широкомащабни приложения. Той може да осигури евтино и дългосрочно съхранение за приложения за насипно захранване, като изравняване на натоварването, резерв при въртене и черен старт.
Съхранение на топлинна енергия: Тази техника включва съхраняване на топлина или студ в материали като вода, разтопена сол, лед или материали с фазова промяна. Може да се използва за осигуряване на отопление или охлаждане на сгради или промишлени процеси или за производство на електричество с помощта на парни турбини или топлинни двигатели. Може да подобри използването на слънчевата топлинна енергия и да намали зависимостта от изкопаеми горива.
Механично съхранение на енергия: Този подход използва движението или гравитацията за съхраняване на електричество. Примерите включват маховици, сгъстен въздух и гравитационни системи. Тези технологии могат да осигурят бърза и гъвкава реакция при колебания в мрежата и проблеми с качеството на електроенергията.
Какви са предизвикателствата наенергиен запас
Въпреки че съхранението на енергия може да предложи много предимства за оптичните системи за съхранение и зареждане, то също е изправено пред много предизвикателства. Някои от тях включват:
цена: Технологиите за съхранение на енергия все още са скъпи в сравнение с конвенционалните електроцентрали, базирани на изкопаеми горива. Цената на съхранението на енергия зависи от различни фактори, като вида, размера, местоположението и приложението на технологията. Нивелираните разходи за съхранение (LCOS), които измерват средната цена на единица електроенергия, доставена от система за съхранение през нейния живот, варират значително в различните технологии и региони.
производителност: Технологиите за съхранение на енергия имат различни характеристики по отношение на мощност, енергиен капацитет, ефективност, продължителност на живота и въздействие върху околната среда. Те засягат тяхната пригодност за различни цели и сценарии. Например, батериите имат високи нива на саморазреждане и ограничен живот на цикъла, докато помпените хидроенергийни системи имат високи изисквания към земята и въздействие върху околната среда.
Надеждност: Технологиите за съхранение на енергия трябва да бъдат достатъчно надеждни, за да отговорят на търсенето на електроенергия в оптични системи за съхранение и зареждане, където прекъсванията на захранването могат да имат сериозни последици за клиентите и бизнеса. Въпреки това, надеждността на съхранението на енергия зависи от наличието и качеството на слънчевия ресурс, както и от дизайна и работата на системата. Например, проучване на Уанг et ал. установиха, че динамичната настройка на оптичните абсорбери в материалите с фазова промяна може да подобри скоростта на слънчево-топлинно зареждане с повече от 270% и да утрои количеството обща съхранена топлинна енергия.
Заключение
Съхранението на енергия играе важна роля в оптичните системи за съхранение и зареждане, тъй като може да помогне за подобряване на производителността и икономиката на генерирането на слънчева енергия и зареждането на електрически превозни средства. Въпреки това, съхранението на енергия също е изправено пред много технически, икономически и социални предизвикателства, които трябва да бъдат решени. Следователно е необходим всеобхватен и интегриран подход, който взема предвид не само технологиите за съхранение на енергия, но и други фактори като оценка на слънчевите ресурси, проектиране и оптимизиране на системата, интегриране и регулиране на мрежата, поведение и удовлетворение на клиентите. Освен това развитието на съхранението на енергия трябва да бъде съобразено с целите и ценностите на устойчивото развитие.