Слънчевата енергия е чист и изобилен възобновяем енергиен източник, който може да помогне за намаляване на емисиите на парникови газове и борба с изменението на климата. Слънчевата енергия обаче също е променлива и несигурна, което означава, че зависи от времето и времето на деня. Това представлява предизвикателство за райони с недостиг на електроенергия, където надеждната и достъпна енергия е от съществено значение за развитието и благосъстоянието на хората.
Технологии за съхранение на енергия: ключово решение
Един от начините за преодоляване на променливостта и несигурността на слънчевата енергия е да се съхранява, когато е в изобилие, и да се използва, когато е необходима. Съхранението на енергия може да помогне за изглаждане на пикове и спадове в търсенето и предлагането на електроенергия, както и да осигури резервно захранване в случай на повреда в мрежата или извънредни ситуации.
Има различни видове технологии за съхранение на енергия, които могат да се използват със слънчева енергия, 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. Например, съоръжението за съхранение на енергия мъх Кацане в Калифорния, САЩ, е най-голямата система за съхранение на енергия от батерии в света досега, с капацитет от 300 мегавата.
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. Очаква се водноелектрическата енергия, включително помпено-акумулиращата енергия, да остане най-големият в света източник на възобновяема електроенергия.
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. Предвижда се съхранението на топлинна енергия да се утрои до 2030 г.
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.
Технологии за съхранение на енергия: ключово предизвикателство
Въпреки че съхранението на енергия може да предложи много предимства за интегрирането на слънчевата енергия в райони с недостиг на електричество, то също така 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 могат да осигурят висока изходна мощност за кратки периоди от време, докато помпените водни батерии могат да осигурят ниска изходна мощност за дълги периоди от време. Освен това някои технологии за съхранение на енергия могат да се влошат с времето или да загубят ефективност поради цикличност или саморазреждане.
Надеждност: Технологиите за съхранение на енергия трябва да бъдат достатъчно надеждни, за да отговорят на търсенето на електроенергия в райони с недостиг на електроенергия, където прекъсванията на електрозахранването могат да имат сериозни последици за здравето, образованието и икономическите дейности. 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 Тонг et ал. установи, че дори при перфектен пренос и годишно производство, равно на годишното потребление, но без съхранение на енергия, слънчевите системи могат да задоволят’ търсенето на електричество в страните само за 48–79% от часовете (в сравнение със 72–91% за системите, работещи с голям вятър ). Добавянето на 12 часа за съхранение може да увеличи този диапазон до 65–88% за системи със слънчево захранване (и 83–94% за системи с голямо натоварване от вятър), но все още оставя стотици часове незадоволено търсене годишно.
Заключение
Слънчевата енергия и съхранението на енергия могат да играят важна роля в осигуряването на чиста и устойчива енергия за райони с недостиг на електроенергия. Те обаче са изправени и пред много технически, икономически и социални предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени. Поради това е необходим холистичен и интегриран подход, който взема предвид не само слънчевите и вятърните ресурси, но и други възобновяеми източници като водноелектричество, геотермална енергия и биомаса; както и други решения като управление на търсенето, ограничаване и регионално агрегиране. Освен това, развитието на съхранението на енергия трябва да бъде съобразено с нуждите и предпочитанията на местните общности, както и екологичните и социалните въздействия на технологиите.