კომერციული ენერგიის შენახვის მიმოხილვა

განახლებადი ენერგია ნახშირბადის ნეიტრალიტეტის გრძელვადიანი გეგმის მნიშვნელოვანი ნაწილია. მიუხედავად კონტროლირებადი ბირთვული შერწყმისა, კოსმოსური მოპოვებისა და ჰიდროენერგეტიკული რესურსების ფართომასშტაბიანი მომწიფებული განვითარებისა, რომლებსაც მოკლევადიან პერიოდში კომერციული მარშრუტი არ გააჩნიათ, ქარის ენერგია და მზის ენერგია ამჟამად ყველაზე პერსპექტიული განახლებადი ენერგიის წყაროებია. მიუხედავად ამისა, ისინი შეზღუდულია ქარისა და მსუბუქი რესურსებით. ენერგიის შენახვა იქნება მომავალი ენერგიის გამოყენების მნიშვნელოვანი ნაწილი. ეს სტატია და შემდგომი სტატიები მოიცავს ფართომასშტაბიანი კომერციული ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიებს, ძირითადად ორიენტირებულია განხორციელების შემთხვევებზე.

ბოლო წლების განმავლობაში, ენერგიის შესანახი სისტემების სწრაფმა მშენებლობამ ზოგიერთი წარსული მონაცემი აღარ გამოგადგებათ, მაგალითად, „შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვა მეორე ადგილზეა ჯამური დადგმული სიმძლავრით 440 მგვტ, ხოლო ნატრიუმ-გოგირდის ბატარეები მესამე ადგილზეა მთლიანი სიმძლავრის მასშტაბით. 440 მგვტ. 316 მეგავატი" და ა.შ. გარდა ამისა, ახალი ამბები იმის შესახებ, რომ Huawei-მ ხელი მოაწერა მსოფლიოს "უმსხვილეს" ენერგიის შენახვის პროექტს 1300 მგვტ/სთ-ით, დამაჯერებელია. თუმცა, არსებული მონაცემებით, 1300 მგვტ/სთ არ არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ენერგორესურსების დაგროვების პროექტი მსოფლიოში. ცენტრალური უმსხვილესი ენერგიის შესანახი პროექტი ეკუთვნის სატუმბი საცავს. ფიზიკური ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიებისთვის, როგორიცაა მარილის ენერგიის შენახვა, ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის შემთხვევაში, 1300 მგვტ/სთ არ არის ყველაზე მნიშვნელოვანი პროექტი (ეს შეიძლება ასევე იყოს სტატისტიკური კალიბრის საკითხი). Moss Landing Energy Storage Center-ის ამჟამინდელმა სიმძლავრემ მიაღწია 1600 მგვტ/სთ-ს (მათ შორის მეორე ფაზაში 1200 მგვტ/სთ, მეორე ფაზაში 400 მგვტ.სთ-ს). მიუხედავად ამისა, Huawei-ს შემოსვლამ ყურადღება გაამახვილა სცენაზე ენერგიის შენახვის ინდუსტრიაზე.

ამჟამად, კომერციული და პოტენციური ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიები შეიძლება კლასიფიცირდეს მექანიკური ენერგიის შესანახად, თერმული ენერგიის შესანახად, ელექტროენერგიის შესანახად, ქიმიური ენერგიის შესანახად და ელექტროქიმიური ენერგიის შესანახად. ფიზიკა და ქიმია არსებითად ერთი და იგივეა, ასე რომ, მოდით დავახარისხოთ ისინი ამ დროისთვის ჩვენი წინამორბედების აზროვნების მიხედვით.

1. მექანიკური ენერგიის შესანახი/თერმული შენახვა და ცივი შესანახი

სატუმბი საცავი:

არის ორი ზედა და ქვედა რეზერვუარი, რომლებიც წყალს ტუმბავს ზედა რეზერვუარს ენერგიის შენახვის დროს და წყალს აწვება ქვედა რეზერვუარში ელექტროენერგიის გამომუშავებისას. ტექნოლოგია მომწიფებულია. 2020 წლის ბოლოსათვის სატუმბი საცავის სიმძლავრის გლობალური დადგმული სიმძლავრე იყო 159 მილიონი კილოვატი, რაც მთლიანი ენერგიის შესანახი სიმძლავრის 94%-ს შეადგენს. დღეისათვის ჩემმა ქვეყანამ ექსპლუატაციაში ჩაუშვა სულ 32.49 მილიონი კილოვატი სატუმბი საცავი ელექტროსადგურები; მშენებარე სატუმბი საცავის ელექტროსადგურების სრული მასშტაბი შეადგენს 55.13 მლნ კილოვატს. როგორც აშენებული, ასევე მშენებარე მასშტაბები მსოფლიოში პირველ ადგილზეა. ენერგიის შესანახი ელექტროსადგურის დადგმულმა სიმძლავრემ შეიძლება მიაღწიოს ათასობით მეგავატს, ელექტროენერგიის წლიურმა გამომუშავებამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე მილიარდ კვტ/სთ-ს, ხოლო შავი დაწყების სიჩქარე შეიძლება იყოს რამდენიმე წუთამდე. დღეისათვის ჩინეთში მოქმედ უმსხვილეს ენერგიის შესანახ ელექტროსადგურს, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station-ს აქვს დადგმული სიმძლავრე 3.6 მილიონი კილოვატი და წლიური ენერგიის გამომუშავების სიმძლავრე 6.6 მილიარდი კვტ/სთ (რომელსაც შეუძლია შთანთქას 8.8 მილიარდი კვტ/სთ ჭარბი სიმძლავრე, ეფექტურობით დაახლოებით 75%). შავი დაწყების დრო 3-5 წუთი. მიუხედავად იმისა, რომ სატუმბი საცავს, ზოგადად, მიჩნეულია, რომ აქვს ადგილების შეზღუდული შერჩევის, ხანგრძლივი საინვესტიციო ციკლისა და მნიშვნელოვანი ინვესტიციის ნაკლოვანებები, ის მაინც არის ყველაზე მომწიფებული ტექნოლოგია, ყველაზე უსაფრთხო ოპერაცია და ენერგიის შენახვის ყველაზე დაბალ ფასად. ენერგეტიკის ეროვნულმა ადმინისტრაციამ გამოაქვეყნა სატუმბი შენახვის საშუალო და გრძელვადიანი განვითარების გეგმა (2021-2035).

2025 წლისთვის სატუმბი საწყობის მთლიანი წარმოების მასშტაბი იქნება 62 მილიონ კილოვატზე მეტი; 2030 წლისთვის სრული წარმოების მასშტაბი იქნება დაახლოებით 120 მილიონი კილოვატი; 2035 წლისთვის ჩამოყალიბდება თანამედროვე სატუმბი შესანახი ინდუსტრია, რომელიც აკმაყოფილებს ახალი ენერგიის მაღალი პროპორციული და ფართომასშტაბიანი განვითარების საჭიროებებს.

Hebei Fengning Pumped Storage ელექტროსადგური - ქვედა რეზერვუარი

შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვა:

როდესაც ელექტროენერგიის დატვირთვა დაბალია, ჰაერი შეკუმშულია და ინახება ელექტროენერგიით (ჩვეულებრივ, ინახება მიწისქვეშა მარილის გამოქვაბულებში, ბუნებრივ გამოქვაბულებში და ა.შ.). როდესაც ელექტროენერგიის მოხმარება პიკს აღწევს, მაღალი წნევის ჰაერი გამოიყოფა გენერატორის ელექტროენერგიის გამომუშავების მიზნით.

შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვა

შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვა ზოგადად განიხილება მეორე ყველაზე შესაფერის ტექნოლოგიად GW-ს მასშტაბის დიდი ზომის ენერგიის შესანახად სატუმბი შენახვის შემდეგ. მიუხედავად ამისა, ის შემოიფარგლება მისი უფრო მკაცრი უბნის შერჩევის პირობებით, მაღალი საინვესტიციო ღირებულებით და ენერგიის შენახვის ეფექტურობით, ვიდრე სატუმბი საცავი. დაბალი, შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვის კომერციული პროგრესი ნელია. ამ წლის სექტემბრამდე (2021), ჩემი ქვეყნის პირველი მასშტაბური შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვის პროექტი - Jiangsu Jintan Salt Cave Compressed Air Energy Storage National Test Demonstration Project, ახლახან დაუკავშირდა ქსელს. პროექტის პირველი ფაზის დადგმული სიმძლავრეა 60 მეგავატი, ხოლო ენერგიის გარდაქმნის ეფექტურობა დაახლოებით 60%; პროექტის გრძელვადიანი სამშენებლო მასშტაბი 1000 მგვტ-ს მიაღწევს. 2021 წლის ოქტომბერში, ჩემი ქვეყნის მიერ დამოუკიდებლად შემუშავებული შეკუმშული ჰაერის ენერგიის მოწინავე მოწინავე 10 მეგავატიანი სისტემა დაუკავშირდა ქსელს Bijie, Guizhou-ში. შეიძლება ითქვას, რომ კომპაქტური ჰაერის ენერგიის შენახვის კომერციული გზა ახლახან დაიწყო, მაგრამ მომავალი იმედისმომცემია.

ჯინტანის შეკუმშული ჰაერის ენერგიის შენახვის პროექტი.

გამდნარი მარილის ენერგიის შენახვა:

გამდნარი მარილის ენერგიის შენახვა, ზოგადად მზის თერმული ენერგიის გამომუშავებასთან ერთად, კონცენტრირებს მზის შუქს და ინახავს სითბოს გამდნარ მარილში. ელექტროენერგიის გამომუშავებისას გამდნარი მარილის სითბო გამოიყენება ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად და მათი უმეტესობა წარმოქმნის ორთქლს ტურბინის გენერატორის მართვით.

გამდნარი მარილის სითბოს შენახვა

ისინი ყვიროდნენ Hi-Tech Dunhuang 100MW მდნარი მარილის კოშკის მზის თბოელექტროსადგურზე ჩინეთის უდიდეს მზის თბოელექტროსადგურზე. დელინგას 135 მეგავატიანი CSP პროექტი უფრო დიდი დადგმული სიმძლავრით დაიწყო მშენებლობა. მისი ენერგიის შენახვის დრო შეიძლება მიაღწიოს 11 საათს. პროექტის ჯამური ინვესტიცია 3.126 მილიარდი იუანია. მისი ქსელთან ოფიციალურად დაკავშირება 30 წლის 2022 სექტემბრამდე იგეგმება და მას ყოველწლიურად დაახლოებით 435 მილიონი კვტ/სთ ელექტროენერგიის გამომუშავება შეუძლია.

Dunhuang CSP სადგური

ფიზიკური ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიები მოიცავს მფრინავის ენერგიის შენახვას, ცივი შენახვის ენერგიის შენახვას და ა.შ.

2. ელექტრო ენერგიის შენახვა:

სუპერკონდენსატორი: შეზღუდული ენერგიის დაბალი სიმკვრივით (იხილეთ ქვემოთ) და ძლიერი თვითგამონადენით, ის ამჟამად გამოიყენება მხოლოდ მანქანის ენერგიის აღდგენის მცირე დიაპაზონში, პიკის მყისიერი გაპარსვისა და ხეობის შევსებისას. ტიპიური აპლიკაციებია შანხაის Yangshan Deepwater Port, სადაც 23 ამწე მნიშვნელოვნად მოქმედებს ელექტრო ქსელზე. ელექტრო ქსელზე ამწეების ზემოქმედების შესამცირებლად, სარეზერვო წყაროდ დამონტაჟებულია 3MW/17.2KWh სუპერკონდენსატორის ენერგიის შესანახი სისტემა, რომელსაც შეუძლია მუდმივად უზრუნველყოს 20s ელექტროენერგიის მიწოდება.

სუპერგამტარული ენერგიის შენახვა: გამოტოვებული

3. ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვა:

ეს სტატია კლასიფიცირებს კომერციულ ელექტროქიმიურ ენერგიას შემდეგ კატეგორიებად:

ტყვია-მჟავა, ტყვია-ნახშირბადის ბატარეები

ნაკადის ბატარეა

ლითონის იონური ბატარეები, მათ შორის ლითიუმ-იონური ბატარეები, ნატრიუმ-იონური ბატარეები და ა.შ.

მრავალჯერადი დატენვის ლითონ-გოგირდის/ჟანგბადის/ჰაერის ბატარეები

სხვა

ტყვიის მჟავა და ტყვია-ნახშირბადის ბატარეები: როგორც მომწიფებული ენერგიის შესანახი ტექნოლოგია, ტყვიის მჟავა ბატარეები ფართოდ გამოიყენება მანქანების გაშვებაში, სარეზერვო ელექტრომომარაგებაში საკომუნიკაციო ბაზის სადგურების ელექტროსადგურებისთვის და ა.შ. ტყვიმჟავა ბატარეის Pb უარყოფითი ელექტროდის შემდეგ. ნახშირბადის მასალებით არის დოპირებული, ტყვიის ნახშირბადის ბატარეას შეუძლია ეფექტურად გააუმჯობესოს ზედმეტი გამონადენის პრობლემა. Tianneng-ის 2020 წლიური ანგარიშის მიხედვით, სახელმწიფო Grid Zhicheng (Jinling Substation) 12MW/48MWh ტყვიის ნახშირბადის ენერგიის შესანახი პროექტი, რომელიც დასრულდა კომპანიის მიერ, არის პირველი სუპერ დიდი ტყვიით ნახშირბადის ენერგიის შესანახი ელექტროსადგური ჟეჯიანგის პროვინციაში და თუნდაც მთელ ქვეყანაში.

ნაკადის ბატარეა: ნაკადის ბატარეა ჩვეულებრივ შედგება სითხისგან, რომელიც ინახება კონტეინერში, რომელიც მიედინება ელექტროდებში. დამუხტვა და განმუხტვა სრულდება იონგაცვლის მემბრანის მეშვეობით; იხილეთ ქვემოთ მოცემული სურათი.

ნაკადის ბატარეის სქემა

უფრო წარმომადგენლობითი მთლიანად ვანადიუმის ნაკადის ბატარეის მიმართულებით, Guodian Longyuan, 5MW/10MWh პროექტი, რომელიც დასრულდა Dalian-ის ქიმიური ფიზიკის ინსტიტუტისა და Dalian Rongke Energy Storage-ის მიერ, იყო ყველაზე ვრცელი ვანადიუმიანი ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემა. იმდროინდელი სამყარო, რომელიც ამჟამად მშენებარეა. უფრო ფართომასშტაბიანი მთლიანად ვანადიუმის რედოქსის ნაკადის ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემა აღწევს 200 მგვტ/800 მვტ.სთ.

ლითონის იონური ბატარეა: ყველაზე სწრაფად მზარდი და ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ელექტროქიმიური ენერგიის შენახვის ტექნოლოგია. მათ შორის, ლითიუმ-იონური ბატარეები ჩვეულებრივ გამოიყენება სამომხმარებლო ელექტრონიკაში, ელექტრო ბატარეებსა და სხვა სფეროებში, ასევე იზრდება მათი გამოყენება ენერგიის შესანახად. ჰუავეის წინა მშენებარე პროექტების ჩათვლით, რომლებიც იყენებენ ლითიუმ-იონური ბატარეის ენერგიის შენახვას, აქამდე აშენებული ყველაზე დიდი ლითიუმ-იონური ბატარეის ენერგიის შესანახი პროექტია Moss Landing ენერგიის შესანახი სადგური, რომელიც შედგება ფაზა I 300MW/1200MWh და ფაზა II 100MW/400MWh. სულ 400 მგვტ/1600 მვტ.სთ.

ლითიუმ-იონის ბატარეა

ლითიუმის წარმოების სიმძლავრისა და ღირებულების შეზღუდვის გამო, ნატრიუმის იონების შეცვლა შედარებით დაბალი ენერგიის სიმკვრივით, მაგრამ უხვი რეზერვებით, სავარაუდოდ, შეამცირებს ფასს, გახდა ლითიუმ-იონური ბატარეების განვითარების გზა. მისი პრინციპი და პირველადი მასალები ლითიუმ-იონური ბატარეების მსგავსია, მაგრამ ის ჯერ არ არის ფართო მასშტაბით ინდუსტრიული. ნატრიუმ-იონური ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემა, რომელიც ექსპლუატაციაში შევიდა არსებულ ანგარიშებში, მხოლოდ 1 მგვტ/სთ-ის მასშტაბს უნახავს.

ალუმინის იონურ ბატარეებს აქვთ მაღალი თეორიული ტევადობის და უხვი რეზერვის მახასიათებლები. ეს არის ასევე კვლევის მიმართულება ლითიუმ-იონური ბატარეების ჩანაცვლებისთვის, მაგრამ არ არსებობს მკაფიო კომერციალიზაციის გზა. ინდურმა კომპანიამ, რომელიც ცოტა ხნის წინ გახდა პოპულარული, გამოაცხადა, რომ მომავალ წელს კომერციალიზაციას მოახდენს ალუმინის იონური ბატარეების წარმოებაზე და ააშენებს 10 მგვტ ენერგიის შესანახ ბლოკს. მოდით დაველოდოთ და ვნახოთ.

მოიცადე და ნახავ

მრავალჯერადი მეტალის გოგირდის/ჟანგბადის/ჰაერის ბატარეები: ლითიუმ-გოგირდის, ლითიუმ-ჟანგბადის/ჰაერის, ნატრიუმ-გოგირდის, მრავალჯერადი დატენვის ალუმინის-ჰაერის ბატარეები და ა.შ., უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივით, ვიდრე იონური ბატარეები. კომერციალიზაციის ამჟამინდელი წარმომადგენელია ნატრიუმ-გოგირდის ბატარეები. NGK ამჟამად არის ნატრიუმ-გოგირდის ბატარეის სისტემების წამყვანი მიმწოდებელი. უზარმაზარი მასშტაბი, რომელიც ექსპლუატაციაში შევიდა, არის 108MW/648MWh ნატრიუმ-გოგირდის ბატარეის ენერგიის შესანახი სისტემა არაბეთის გაერთიანებულ საემიროებში.

4. ქიმიური ენერგიის შენახვა: ათწლეულების წინ შრედინგერი წერდა, რომ სიცოცხლე დამოკიდებულია უარყოფით ენტროპიაზე. მაგრამ თუ არ დაეყრდნობით გარე ენერგიას, ენტროპია გაიზრდება, ამიტომ სიცოცხლემ ძალა უნდა აიღოს. სიცოცხლე თავის გზას პოულობს და ენერგიის შესანახად მცენარეები ფოტოსინთეზის საშუალებით მზის ენერგიას ორგანულ ნივთიერებებში ქიმიურ ენერგიად გარდაქმნიან. ქიმიური ენერგიის შენახვა თავიდანვე ბუნებრივი არჩევანი იყო. ქიმიური ენერგიის შენახვა ადამიანებისათვის ენერგიის შენახვის მძლავრი მეთოდი იყო, რადგან ის ვოლტებს ელექტრულ დასტაებად აქცევდა. მიუხედავად ამისა, ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის კომერციული გამოყენება ახლახან დაიწყო.

წყალბადის შენახვა, მეთანოლი და ა.შ.: წყალბადის ენერგიას აქვს ენერგიის მაღალი სიმკვრივის, სისუფთავის და გარემოს დაცვის გამორჩეული უპირატესობა და ფართოდ განიხილება, როგორც ენერგიის იდეალურ წყაროდ მომავალში. წყალბადის წარმოების → წყალბადის შესანახი → საწვავის ელემენტი უკვე გზაშია. დღეისათვის ჩემს ქვეყანაში აშენდა 100-ზე მეტი წყალბადის საწვავის სადგური, რომლებიც მსოფლიოში პირველ ადგილზეა, მათ შორის მსოფლიოში ყველაზე დიდი წყალბადის საწვავის სადგური პეკინში. თუმცა, წყალბადის შენახვის ტექნოლოგიის შეზღუდვისა და წყალბადის აფეთქების რისკის გამო, წყალბადის არაპირდაპირი შენახვა, რომელიც წარმოდგენილია მეთანოლით, შეიძლება ასევე იყოს მნიშვნელოვანი გზა მომავალი ენერგიისთვის, როგორიცაა ლი კანის გუნდის დალიანის ინსტიტუტის "თხევადი მზის შუქის" ტექნოლოგია. ქიმიის, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემია.

ლითონ-ჰაერის პირველადი ბატარეები: წარმოდგენილია ალუმინის-ჰაერის ბატარეებით მაღალი თეორიული ენერგიის სიმკვრივით, მაგრამ მცირე პროგრესია კომერციალიზაციაში. მრავალ მოხსენებაში ნახსენები წარმომადგენლობითი კომპანია Phinergy, თავისი მანქანებისთვის ალუმინის-ჰაერის ბატარეებს იყენებდა. ათასი მილი, ენერგიის შენახვის წამყვანი გადაწყვეტა არის მრავალჯერადი თუთია-ჰაერის ბატარეები.