최신 에너지 저장 장치, 가장 일반적인 에너지 저장 유형
에너지 저장 장치 예를 들어 연료 전지, 배터리, 커패시터, 플라이휠, 압축 공기, 수압 축전지, 초자석, 수소 등을 사용하여 전기화학, 운동학, 전위, 전자기, 화학 및 열과 같은 다양한 형태로 에너지를 저장하는 시스템입니다. .
에너지 저장 장치는 중요한 자원이며 무정전 전력을 제공하거나 매우 단기적인 불안정 기간 동안 전력 시스템을 지원하는 데 자주 사용되며 독립 실행형 재생 에너지 시스템에서도 중요한 역할을 합니다.
특정 애플리케이션에 필요한 에너지 저장 장치의 주요 기준은 다음과 같습니다.
- 특정 에너지(Wh · kg -1) 및 에너지 밀도(Wh · kg -1 또는 Wh · l -1) 측면에서 에너지의 양;
- 전력, 즉 필요한 전기 부하;
- 부피와 질량;
- 신뢰할 수 있음;
- 내구성;
- 보안;
- 가격;
- 재활용 가능;
- 환경에 미치는 영향.
에너지 저장 장치를 선택할 때 다음 특성을 고려해야 합니다.
- 비전력;
- 저장 용량;
- 비에너지;
- 반응 시간;
- 능률;
- 자체 방전율/충전 주기;
- 열에 대한 민감성;
- 충방전 수명;
- 환경에 미치는 영향;
- 자본/운영 비용;
- 서비스.
전기 에너지 저장 장치는 전기 통신 장치(휴대폰, 전화, 워키토키 등), 백업 전원 시스템 및 저장 구성 요소(배터리, 슈퍼 커패시터 및 연료 전지) 형태의 하이브리드 전기 자동차의 필수 부분입니다.
전기적이든 열적이든 에너지 저장 장치는 핵심 청정 에너지 기술로 인식됩니다.
장기 에너지 저장은 풍력과 태양열 발전이 새로운 발전소 추가를 지배하고 점차적으로 다른 전기 공급원을 대체하는 세상에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
풍력과 태양광은 특정 시간에만 생산되므로 격차를 메울 수 있는 추가 기술이 필요합니다.
간헐적이고 계절적이며 예측할 수 없는 전력 생산의 비중이 증가하고 소비와 동기화되지 않을 위험이 증가하는 세계에서 스토리지는 에너지 생산과 소비 사이의 모든 위상 차이를 흡수하여 시스템을 보다 유연하게 만듭니다.
어큐뮬레이터는 주로 완충 장치 역할을 하며 그리드와 건물 모두에서 재생 가능 에너지원을 보다 쉽게 관리하고 통합할 수 있도록 하여 바람과 태양이 없을 때 어느 정도 자율성을 제공합니다.
발전기 시스템에서는 발전기가 가장 효율적이지 않은 저전력 수요 기간 동안 부하를 처리함으로써 연료를 절약하고 발전기 비효율성을 방지할 수 있습니다.
에너지 저장은 재생 가능 발전의 변동을 완충함으로써 발전기 시동 빈도를 줄일 수도 있습니다.
관통력이 높은 풍력 및 디젤 시스템(설치된 풍력이 평균 부하를 초과하는 경우)에서는 아주 적은 양의 저장으로도 디젤 시동 빈도가 크게 줄어듭니다.
산업용 에너지 저장 장치의 가장 일반적인 유형:
전기화학 에너지 저장 장치
배터리, 특히 납산 배터리는 여전히 우세한 에너지 저장 장치입니다.
많은 경쟁 배터리 유형(니켈-카드뮴, 니켈-금속 수소화물, 리튬 이온, 나트륨 황, 금속-공기, 유동 배터리)은 수명, 효율성, 에너지 밀도와 같은 하나 이상의 성능 측면에서 납산 배터리를 능가합니다. , 충전 및 방전 속도, 추운 날씨 성능 또는 유지 보수가 필요합니다.
그러나 대부분의 경우 킬로와트시 용량당 비용이 저렴하기 때문에 납산 배터리가 최선의 선택입니다.
플라이휠, 울트라커패시터 또는 수소 저장과 같은 대안은 미래에 상업적으로 성공할 수 있지만 오늘날에는 드뭅니다.
리튬 이온(Li-ion) 배터리는 이제 모든 최신 가전 제품의 최신 전원입니다. 휴대용 전자 장치용 각형 리튬 이온 배터리의 체적 에너지 밀도는 지난 15년 동안 두 배에서 세 배로 증가했습니다.
전기 자동차 및 에너지 저장 시스템과 같은 리튬 이온 배터리에 대한 몇 가지 새로운 응용 프로그램이 등장함에 따라 셀 설계 및 성능 요구 사항은 지속적으로 변화하고 있으며 기존 배터리 제조업체에게는 고유한 과제를 제시합니다.
따라서 고에너지, 고출력 밀도 리튬 이온 배터리의 안전하고 신뢰할 수 있는 작동에 대한 높은 수요가 불가피해졌습니다.
전력 산업에서 전기화학적 에너지 저장 장치의 적용:
전기화학적 슈퍼커패시터
슈퍼커패시터는 몇 초 만에 완전히 충전하거나 방전할 수 있는 전기화학 에너지 저장 장치입니다.
슈퍼커패시터는 2차 전지에 비해 더 높은 출력 밀도, 더 낮은 유지 보수 비용, 넓은 온도 범위 및 더 긴 듀티 사이클로 인해 지난 10년 동안 상당한 연구 관심을 받았습니다.
또한 기존 전기 유전체 커패시터보다 에너지 밀도가 더 높습니다.슈퍼커패시터의 저장 용량은 전해질 이온과 넓은 표면적 전극 사이의 정전기적 분리에 따라 달라집니다.
리튬 이온 배터리에 비해 슈퍼커패시터의 낮은 비에너지는 널리 사용되는 데 걸림돌입니다.
휴대용 전자 장치에서 전기 자동차 및 대형 산업 장비에 이르기까지 미래 시스템의 요구 사항을 충족하려면 슈퍼 커패시터의 성능을 개선해야 합니다.
슈퍼커패시터 상세 정보:
Ionists(수퍼커패시터) - 장치, 실제 적용, 장단점
압축 공기 에너지 저장
압축 공기 에너지 저장은 다른 시간에 사용하기 위해 한 번에 생성된 에너지를 저장하는 방법입니다. 유틸리티 규모에서 에너지 수요가 낮은 기간(비피크)에 생성된 에너지를 방출하여 수요가 높은 기간(피크 부하)을 충족할 수 있습니다.
압축 공기 등온 저장(CAES)은 기존(단열 또는 단열) 시스템의 일부 한계를 극복하려는 새로운 기술입니다.
극저온 에너지 저장
영국은 250MWh의 액화 공기 저장 시설을 건설할 계획입니다. 재생 가능 에너지원 공원과 결합되어 중단을 보상합니다.
시운전은 2022년으로 예정되어 있습니다. 극저온 에너지 저장 장치는 전기 생산의 일부가 태양광 패널과 풍력 터빈에서 나오는 맨체스터 근처의 Trafford Energy Park와 함께 작동할 것입니다.
이 저장 시설은 이러한 재생 가능 에너지원 사용 중단을 보상합니다.
이 설치의 작동 원리는 에어컨을 두 번 교체하는 것입니다.
전기 에너지를 사용하여 공기를 빨아들인 다음 액체가 될 때까지 매우 낮은 온도(-196도)로 냉각시킵니다. 그런 다음 이 용도에 맞게 특별히 조정된 크고 단열된 저압 탱크에 저장됩니다.
두 번째 주기는 전기 에너지가 필요할 때 발생합니다. 극저온 액체는 열 교환기에 의해 가열되어 기화를 계속하고 기체 상태로 되돌립니다.
극저온 액체의 증발은 가스의 부피를 팽창시켜 전기를 생성하는 터빈을 구동합니다.
운동 에너지 저장 장치
플라이휠은 회전 에너지를 저장하는 데 사용되는 회전 기계 장치입니다. 플라이휠은 시간이 지남에 따라 간헐적 에너지원에서 에너지를 포착하고 그리드에 전기 에너지를 지속적으로 공급할 수 있습니다.
플라이휠 에너지 저장 시스템은 운동 에너지로 저장된 입력 전기 에너지를 사용합니다.
기계 시스템의 물리학은 종종 매우 단순하지만(플라이휠을 돌리거나 웨이트를 들어 올리는 것과 같이) 이러한 힘을 효과적이고 효율적으로 사용할 수 있게 해주는 기술은 특히 발전되어 있습니다.
하이테크 재료, 최신 컴퓨터 제어 시스템 및 혁신적인 디자인으로 인해 이러한 시스템은 실제 응용 프로그램에 적합합니다.
상용 키네틱 스토리지용 UPS 시스템은 세 가지 하위 시스템으로 구성됩니다.
- 에너지 저장 장치, 일반적으로 플라이휠;
- 분배 장치;
- 에너지 저장 용량에 내결함성 전력을 제공하기 위해 시작할 수 있는 별도의 발전기.
플라이휠은 기계 시스템을 직접 연결하여 신뢰성을 향상시키는 백업 발전기와 통합될 수 있습니다.
이러한 장치에 대한 추가 정보:
플라이휠(운동) 에너지 저장 장치의 배열 및 작동 방식
전력망용 고온 초전도 자기 에너지 저장 장치(SMES):