Ветряные батареи: Купить Ветрогенераторы для дома с доставкой и установкой в Санкт-Петербурге| Качественные ветряные электростанции по лучшей цене на сайте www.helios-house.ru

Содержание

Производство ветрогенераторов (ветряков) в России

Серийное производство ветрогенераторов, превышающее 50 штук в месяц, в России и странах СНГ на сегодняшний момент так и не налажено в виду отсутствия на них массового спроса, и лишь несколько производителей в нашей стране осуществляют производство ветряков.

Компания ЭнерджиВинд одна из первых в 2003 году начала

производство ветряных электростанций собственной разработки

Это позволило занять выгодную конкурирующую позицию наряду с зарубежными производителями. Мы стали первым в России производством современных моделей тихоходных ветрогенераторов ручной сборки мощностью от 1 до 10 кВт.

В 2005 году цех экспериментального производства стал разрабатывать собственную радиоэлектронную составляющую ветроэлектростанций. На протяжении всего года проводились эксперименты, в которых проводилось разработка, тестирование и улучшение собственного контроллера. Далее мы стали сами разрабатывать и другие технологические продукты. Всё это позволило сократить расходы в 2-3 раза как на производство, так и на конечную стоимость ветрогенераторов. И сейчас мы предлагаем ветрогенераторы по стоимости в 2 раза дешевле, чем наши зарубежные конкуренты из развитых стран.

К 2007 году мы хорошо изучили направления потребительского спроса и смогли сформировать «базовые» комплекты оборудования с возможностью их модификации под каждого, конкретного потребителя. Данные варианты представлены в разделе «Ветрянные решения».

С 2009 года и по настоящее время наши клиенты имеют возможность приобрести ветрогенераторы российского производства, имеющие следующие преимущества в сравнении с импортируемыми аналогами:

  • значительно ниже по стоимости;
  • высокое качество комплектующих, в отличие от китайских;
  • выполнение гарантийных обязательств перед потребителем;
  • способны обеспечивать потребителей электроэнергией даже в период безветрия за счет питания от аккумуляторов;
  • ручная сборка.

Ветрогенераторы производства России пользуются достаточным успехом, поскольку ввиду отсутствия электромагнитных и инфразвуковых колебаний не вызывают чувство дискомфорта у людей, при достаточно длительном сроке эксплуатации не нуждаются в сервисном обслуживании и способны работать в любых климатических условиях.

Несмотря на большое количество альтернативных источников энергии, существующих в России и в том числе предлагаемых нами производство ветрогенераторов с тех самых – давних времён остаётся сердцем нашей компании. Постепенно наша компания «обросла» внушительным «панцирем» из отделов продаж, логистики, закупок и прочих структурных подразделений, связанных с её ростом многие из которых, выделились в отдельные и дочерние компании и с 2010 года мы превратились в группу компаний… но «сердце» осталось всё то же — это собственное производство, состоящее из нескольких десятков высококвалифицированных профессионалов. Все наши специалисты имеют многолетний опыт по тем производственным процессам, за которые отвечают.  

В отличие от китайских предприятий, на которых производство ветряных электростанций осуществляется тысячными тиражами, наши ветряки выпускаются в ограниченном количестве, следовательно, качество выполнения каждой станции – на высшем уровне.

В 2011 году нашими клиентами по ветроустановкам уже стали известные государственные и частные компании страны:

  • крупнейший Российский оператор сотовой связи О.А.О. «МТС»
  • «Гидрометцентр России».

Выбор таких гигантов российского рынка являлся лучшим уже на тот момент доказательством нашего профессионализма и опыта, накопленного за годы работы нашего предприятия.

С 2014 года мы объединили коммерческие и инженерные усилия наших компаний с Московским заводом по производству инверторов и силовой электроники.

Это позволило значительно расширить предлагаемый нашими компаниями ассортимент продукции. Мы успешно вошли на такие рынки как Солнечные электростанции и системы бесперебойного питания.

К 2018 году наша группа компаний заняла лидирующие позиции на многих рынках, но настоящей гордостью для нас является даже не тот факт что мы это сделали преимущественно с продукцией собственного и отечественного производства…

А тот факт что не смотря на все кризисы и обстановку в стране в предыдущие годы мы сумели не только сохранить, но и приумножить главное для нас, наши «корни» – производство ветрогенераторов… то самое «сердце» теперь уже общее для группы наших компаний.

Наши установки из далеких 2000-x:

Солнечные батареи или ветрогенератор — вот в чем вопрос 🙂 © Солнечные.RU

Для балансировки поступления энергии от альтернативных источников часто возникает желание совместить солнечные батареи и ветрогенератор в одной системе.

В каких случаях стоит это делать и какой источник альтернативной энергии выбрать, можно понять, рассмотрев плюсы и минусы ветряков и солнечных панелей.

Плюсы солнечных панелей:

  • Надежность — качественные панели от известного мирового производителя проработают 25 лет и более, поскольку они не имеют подвижных частей и какой-либо электроники в своем составе, а закаленное стекло, прочная алюминиевая рама и надежная герметизация элементов обеспечивает беспроблемную эксплуатацию панелей в любых погодных условиях при любой температуре.
  • Простота установки — при помощи стандартных крепежных комплектов можно легко закрепить панели на крыше или на стене дома.
  • Отсутствие необходимости технического обслуживания — единственное, что рекомендуется для увеличения выработки энергии, это раз в год вымыть поверхность солнечных панелей моющим средством для стекла, но и это не обязательно.

Минусы солнечных панелей:

  • Низкая среднесуточная выработка электроэнергии в зимнее время — в 5-10 раз меньше, чем летом для средней полосы России, в 2-3 раза меньше — для южных регионов и полное отсутствие выработки зимой в северных регионах за полярным кругом. Для компенсации недостатка электроэнергии необходимо использовать дизель-генератор, бензогенератор или ветрогенератор.
  • Сильная зависимость выработки электроэнергии от погоды. В облачную погоду выработка снижается до 5-20% по сравнению с безоблачной солнечной погодой. Однако, устранить эту зависимость в автономной солнечной электростанции можно применив аккумуляторы повышенной емкости, обеспечивающие запас электроэнергии на 5-7 дней.

Плюсы ветрогенераторов:

  • Выработка электроэнергии не зависит от времени суток и времени года
    , если есть ветер.
  • В местности, где часто дуют ветры (в горах, в степях, на берегах рек и морей), ветряк может выработать значительное количество электроэнергии. Однако общая площадь таких мест, населенных людьми, в Российской Федерации составляет менее 1% от всех населенных мест.

Минусы ветрогенераторов:

  • Необходимость монтажа на мачте высотой более 25 метров на 99% местности Российской Федерации, поскольку жилая застройка и леса сильно снижают скорость ветра близко к земле — стоимость монтажа ветрогенератора во много раз превысит стоимость самого ветрогенератора.
  • При средней скорости ветра в России, равной 3-4 метра в секунду, ветрогенератор будет вырабатывать около 1-3% процентов от своей номинальной мощности. Номинальная мощность ветрогенератора указана для ветра скоростью 10-12 м/сек.
  • Отсутствие надежности в сегменте маломощных ветряков мощностью до 10 кВт — большинство дешевых маломощных ветряков не проработает больше 2-х лет без поломок, хотя есть случаи работы ветряков и по 8 лет. Если Вам известны факты более продолжительной работы без поломок, поделитесь этим со всеми на нашем форуме.
  • Необходимость ежегодного технического обслуживания для поддержания ветрогенератора в рабочем состоянии.
  • Замерзание смазки при отрицательных температурах приводит к невозможности старта ветряка зимой.
  • Свист маломощных ветряков, работающих на высоких оборотах при большой скорости ветра — не доставит удовольствия ни Вам, ни Вашим соседям.
  • Низкочастотный инфразвук мощных ветрогенераторов при любой скорости ветра и маломощных при небольшой скорости ветра — как известно, инфразвук оказывает отрицательное влияние на здоровье человека и всего живого.
    Именно по этой причине промышленные ветроэлектростанции расположены на значительном удалении от жилых массивов.

Подведём итог:

Использование ветрогенератора, как дополнительного источника энергии для солнечной электростанции имеет экономический смысл только в местности, где часто дуют ветры, при условии, что есть возможность его установки вдали от жилья. При этом необходимо устанавливать надежные мощные модели с мощностью от 10 кВт и обязательно проводить их ежегодное техобслуживание.

О том, имеет ли экономический смысл установка солнечных батарей, читайте здесь.

 

Ветрогенератор или солнечные батареи — вот в чем вопрос 🙂

Солнечные батареи и ветрогенераторы | Петербургские Просторы

В последнее время в моду вошло использование альтернативных источников энергии для дома, таких как солнечные батареи и ветрогенераторы.

Ресурсы солнечного света и ветра неиссякаемы, бесплатны, экологичны, они могут служить в качестве запасного варианта при перебоях электричества, либо же как самостоятельный постоянный источник.

Применение в северных районах страны, даже в нашей Ленинградской области, очень даже целесообразно, несмотря на недостаток солнечных дней. Современные технологии позволяют улавливать солнечные лучи даже в пасмурную погоду с густыми тучами и осадками, солнечные батареи круглогодично накапливают энергию и с успехом применяются в малосолнечных районах для обеспечения электроэнергией жилых и не только домов.

Принцип работы солнечных батарей

Фотоэлектрические реакции лежат в основе работы модулей, улавливающих энергию солнца. Получение электрического тока происходит по принципу эмиссии (испускания электронов) нагретых тел. Основой для панелей служит кремний.

Установка солнечных батарей

Часто местом крепления солнечных батарей выступает крыша дома, однако хотя это и неплохой вариант, но совсем не единственное место их установки. Также батареи можно подвесить на стену дома и на специальной стойке, когда можно каждый раз выбирать и менять местоположение.

Установка на стену дома предполагает отсутствие рядом с солнечными батареями густых высоких насаждений, деревьев.

Окупаются ли солнечные батареи для дома и дачи?

Особенно популярны солнечные и ветряные электростанции в Европе, где радеют за экологию, однако у нас в стране это считается больше диковинкой, чем явлением повсеместным. Но не все так страшно, как кажется, ведь экономическая выгода здесь тоже присутствует. Давайте подсчитаем, окупаются ли солнечные батареи при использовании в частном доме.

Найдите среднее арифметическое значение потребляемой электроэнергии за месяц в пределах года (сложите все значения по месяцам и разделите на 12). Чтобы получить необходимую мощность батарей, умножьте полученное число на 16. Например, семья из 4 человек потребляет за месяц в среднем 131 кВт, значит мощность солнечных батарей для такого дома или дачи должна составлять не менее 2100 кВт в час для полноценного обеспечения электроэнергией.

Путем нехитрого вычисления можно сделать вывод, что солнечные батареи в частном доме — это отличный способ сэкономить на электричестве, причем затраты окупятся уже через 4-5 лет!

Применение ветрогенераторов для дома

Ветряной генератор (ветряк) — еще один альтернативный источник электроэнергии в частном доме. Его использование будет экономически обоснованным, если дом расположен на возвышенности, на открытом пространстве или в местности, где постоянно дуют ветра. Значение будет иметь не направление ветра, а его скорость. Для того, чтобы понять, насколько сильно дует ветер в вашей местности, проанализируйте данные о скорости ветра с любого сайта о погоде за 1-2 года. Также помните, что не любая модель ветряного генератора может преобразовывать ветер с невысокой скоростью, поэтому желательно, чтобы среднегодовая скорость ветра составляла 4-4,5 м/с.

В частном загородном доме ветрогенератор может спасти ситуацию, когда нет иной возможности получать электроэнергию централизованно, в этом случае вы сможете даже смастерить ветряной генератор самостоятельно из подручных материалов. Однако, помимо удаленности электросетей от дома, есть и другие причины использования ветряных генераторов: автономность и экономия.

Наиболее простым для изготовления своими руками является вертикальный ветрогенератор. Его конструкция имеет несколько крылообразных лопастей, под воздействием воздуха создается подъемная сила и она вращаются вокруг своей оси.

Использование альтернативных электростанций для загородного дома, как солнечных батарей, так и ветряного генератора, может быть целесообразно и экономически оправдано. Сделайте свою загородную жизнь более экологичной и рациональной!

Компания “Петербургские Просторы” предлагает вам загородные земельные участки. По вопросам приобретения обращайтесь по телефону: 8 (812) 241-71-48. Всегда готовы ответить на вопросы, проконсультировать, подсказать лучшие варианты! Звоните!

Читайте также:

Строительство дома в соответствии со СНиПами

Регистрация земельнго участка. Регистрация дома на земельном участке.

Земельный участок во Всеволожском районе: выгодно купить и удачно инвестировать

Чем обусловлена высокая ликвидность земельных участков в Ленинградской области

ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА

Самым дешевым и актуальным источником альтернативной энергии можно считать ветряные электростанции. Ветер не находится в зависимости от расположения залежей природных ресурсов и является полностью бесплатным.

В связи с серьезностью экологической ситуации в Мире, крупнейшие страны мира заключили Киотское соглашение, которое призвано стимулировать выработку электроэнергии с помощью альтернативных источников. Также, оно обязует правительство выкупать выработанную таким способом электроэнергию у производителей по наивысшим тарифам. К альтернативным источникам энергии можно отнести солнечную энергию, переработку бытовых отходов, внедрение гидротермальных вод и ряд других. Но наиболее простым является получение энергии ветра. Это обосновано малым объемом вложения исходного капитала для пуска ветряной электростанции и очень малой зависимостью от сырья, так как ветрогенератор может работать в любом месте, где есть ветер, а количество вырабатываемой электронной энергии без усилий можно высчитать при помощи научных способов.

На сегодня ветряные электростанции для дома уже получили довольно обширное применение в рядовой жизни. Их можно повстречать на пригородных участках и других объектах, которые удалены от главных электронных сетей. Ведь для подключения электричества приходится прокладывать дополнительные полосы электропередач либо использовать автономные электростанции, что недешево и не всегда целенаправлено.

ВЕТРЯНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ДОМА И СХЕМА ВЕТРОГЕНЕРАТОРА

ВИДЫ ВЕТРОГЕНЕРАТОРОВ

Ветряные электростанции можно поделить по направлению оси вращения лопастей, их количеству и материалу, из которого они сделаны, также по методу управления лопастями.

По количеству лопастей ветряки делятся на двух-, трех-, также многолопастные. При всем этом следует держать в голове, что огромное количество лопастей полностью не является залогом неплохой работы ветрогенератора. Многолопастные ветряки начинают вращение при наименьшей скорости ветра, но, набрав определенное количество оборотов, начинают представлять собой преграду для воздушного потока, и их эффективность падает, в то время как двух- и трехлопастные ветрогенераторы медленнее раскручиваются до номинальных оборотов, но не имеют огромного коэффициента сопротивления воздушному потоку. Потому их КПД существенно выше. Многолопастный ветряк идеальнее всего использовать, если он, не считая выработки электроэнергии, делает еще какую-то работу, к примеру, приводит в действие водяной насос.

По материалам лопастей можно выделить ветрогенераторы с жесткими и парусными лопастями . Первое и решающее различие состоит в том, что парусные лопасти проще в изготовлении и существенно дешевле, чем жесткие (которые обычно бывают из металла либо стеклопластика). Но не всегда является преимуществом! С учетом того, что стандартные рабочие обороты генератора составляют приблизительно 400-600 об/мин, конец лопасти движется со скоростью приблизительно 500 км/ч. Беря во внимание, что ветер несет с собой пыль и другой мусор, то даже для жестких лопастей это является суровым испытанием, и они требуют неизменного обслуживания. А парусная лопасть может на сто процентов износиться уже через год и потребовать полной подмены. Потому в районах, где ветер довольно сильный, их внедрение нецелесообразно.

Также существует разделение по шагу лопастей. Бывают ветряки с фиксированным и изменяемым шагом лопастей. Это позволяет расширить спектр рабочих скоростей для ветряных электрических станций, но в то же время усложняет конструкцию лопасти и приводит к утяжелению общей конструкции и, соответственно, делает всю систему дороже и при покупке и в эксплуатации. У ветряка с фиксированным шагом лопастей должен быть предусмотрен предохранитель, ставящий лопасти в положение флюгера при штормовом порыве ветра. Иначе вся конструкция мачты может тривиально упасть.

По направлению оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные ветряки вырабатывают электроэнергии меньше, чем у горизонтальные. Также преимуществом вертикальных ветрогенераторов будет то, что они не требуют ориентирования по ветру, рабочая площадь лопастей у их вдвое меньше, чем у горизонтального ветрогенератора с равноценной площадью ветроколеса. Это означает, что для получения схожего количества электроэнергии нужен ветряк вдвое сильнее.

Ветрогенератор, кроме лопастей, которые улавливают ветер, и генератора, который конвертирует энергию ветра в электронную, обычно, содержит в себе аккумуляторную батарею и инверторную установку. Аккумуляторная батарея нужна для скопления электроэнергии, которая в связи с непостоянством погодных условий при разной скорости ветра просто не может вырабатываться равномерно,

Инвертор, в свою очередь, конвертирует неизменный ток, подающийся из аккумулятора, в переменный ток, нужный для работы бытовых электроприборов. Таким образом, каждый элемент ветряной электростанции нужен для выполнения определенной задачи, и его выбор должен быть обоснован потребностями в энергии, и подходить для конкретной ситуации технически. Все характеристики должны быть за ранее рассчитаны с учетом определенных критерий энергопотребления.

Схема ветрогенератора

По расчетам профессионалов, для полного обеспечения 1-го дома электронной энергией довольно 1-го ветрогенератора мощностью 5 кВт, при условии, что скорость ветра 1,8-4,5 метра за секунду. Но, к огорчению, ветер очень непостоянное погодное явление, потому лучше иметь совместно с ветряной электрической станцией запасный генератор, приводимый в действие бензиновым двигателем, либо устраивать огромную аккумуляторную батарею для запасания выработанной электроэнергии впрок.

Так, ветро-солнечная система для размеренной работы должна включать в себя: ветрогенератор (средний срок службы 15-20 лет), солнечные панели (30-40 лет), контроллер заряда, инвертор (работают приблизительно по 5-10 лет) и аккумуляторные батареи, которые зависимо от типа прослужат от Четыре до 10 лет.

Не просит вмешательства в работу, потому что выработка электроэнергии происходит в хоть какой момент, когда дует ветер, и благодаря аккумуляторам скапливается впрок.

В отличие от других видов генераторов ветряки почти бесшумны. Отменно изготовленные и установленные ветрогенераторы создают не больше шума, чем тот, который делает ветер, вращающий их лопасти.

У ветрогенераторов в зимнее время производительность не падает, а, напротив, растет за счет того, что скорость ветра в зимний период обычно выше, чем летом, что является значимым преимуществом, так как как раз в зимний период очень растет потребность в электроэнергии.

Ветрогенераторы на любой местности, но следует учесть, что деревья или дома, могут понизить производительность работы ветряка до 30%.

Профилактическое сервис генератора следует проводить часто, но оно существенно облегчается тем, что при постоянном обслуживании конструкции износ, обычно, малозначительный и даже в случае подмены определенных компонент не является дорогим и трудозатратным занятием.

Горючее для работы не требуется, главные издержки идут на установку и проведение периодических профилактических работ для размеренной работы ветрогенератора. В конечном итоге издержки на приобретение оборудования могут окупиться уже в течение года.

Такие системы обычно предназначаются для обеспечения электричеством раздельно стоящих объектов, доступ централизованной энергоподачи к которым затруднен либо отсутствует. Их мощность может колебаться от 0,8 до 20 6 кВт и зависит только от употребления электроэнергии объектом и мощности установленного оборудования.

По материалам www.promplace.ru

Инвестировать в возобновляемые источники энергии – не только правильно, но и выгодно

В последние годы многие предприятия и фермеры все более активно используют ветряные мельницы или солнечные батареи. Ряд государств все больше полагаются на гидростанции. Инвесторы с большой охотой финансируют проекты, связанные с развитием «зеленых» технологий. Все это вносит огромный вклад в деятельность по ограничению глобального потепления. 

Шаттерсток

В мире растет спрос на возобновляемые источники энергии и их использование.

 

Как сообщается в докладе, стоимость установки для получения возобновляемой энергии снижается, а отдача в мощностях стремительно растет. А это означает, что инвестиции принесут большие дивиденды. Так, мощность возобновляемых источников энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, в 2019 году по сравнению с 2018 годом выросла на 184 ГВт. Это самое высокое в истории годовое увеличение — на 20 ГВт или на 12 процентов. И это при том, что инвестиции в эту сферу в 2019 году были всего на один процент выше, чем в предыдущем, составив 282,2 млрд долл. 

 

Стоимость расходов на развитие ветряных и солнечных установок продолжает падать, главным образом,  благодаря технологическим усовершенствованиям. Еще одна важная причина  — рост масштабов производства возобновляемых источников энергии и жесткая конкуренции на аукционах. Затраты на электроэнергию от новых солнечных фотоэлектрических станций во второй половине 2019 года были на 83 процента ниже, чем десятилетием ранее.

 

«Новое исследование показывает, что вложение средств в возобновляемую энергию является одной из самых разумных и экономически эффективных инвестиций», — заявила Исполнительный директор ЮНЕП Ингер Андерсен.  Она добавила, что переход  на чистую энергию в период  экономического восстановления после COVID-19 – это большой шаг на пути миру, где люди будут защищены от подобных пандемий.

Фото ООН/Э. Дебебе

Возобновляемые источники энергии внесут важный вклад в борьбу с глобальным потеплением

 

Почти 78 процентов новой ГВт генерирующей мощности в 2019 году приходилось на энергию ветра и солнца, биомассу и отходы, геотермальную и малую гидроэнергетику. При этом объем инвестиций в проекты по возобновляемым источникам энергии был более чем в три раза выше, чем в новые производства, связанные с ископаемым топливом.

 

Развитие возобновляемых источников энергии может стать мощным двигателем восстановления экономики после кризиса коронавируса, способствовать созданию новых и экологически чистых и безопасных рабочих мест.  

 

В 2019 году доля возобновляемых источников энергии, за исключением крупных гидроэлектростанций, в мировом производстве увеличилась до 13,4 процента с 12,4 процента в 2018 году и 5,9 процента в 2009 году.

Готовые Автономные Солнечные и Ветряные Энергосистемы и Электростанции

Энергосистемы — автономные электростанции в сборе.

Вы уже пришли к пониманию необходимости автономного и экологически безопасного энергоснабжения? Знаете требуемый объем потребления электроэнергии? В этом случае мы готовы поставить и смонтировать для Вас стандартные решения автономной электростанции собственной разработки.


Выгода стандартных решений:

  • Собранные нами схемы автономных электростанций оптимальны для обеспечения заявленного объема энергопотребления;
  • Нет необходимости тратить средства на разработку индивидуальной энергосистемы;
  • Предлагаемая в сборе энергосистема неоднократно проверена в работе с заявленными условиями и не вызывает нареканий.

Структура автономной электростанции.

Будете ли Вы пользоваться стандартными проектами энергосистемы или же предпочтете выбрать индивидуально спроектированную автономную электростанцию, она в обязательном порядке будет состоять из следующих компонентов:

  • Солнечные батареи – прибор, улавливающий солнечную энергию и преобразующий ее в постоянный электрический ток.
  • Инвертор – элемент солнечной электростанции, который преобразует постоянный ток, снимаемый с солнечной панели, в переменный – пригодный для потребления бытовыми электроприборами.
  • Контроллер заряда – устройство необходимое для предупреждения чрезмерной зарядки или разрядки аккумуляторов. Благодаря этому прибору, срок службы аккумуляторных батарей заметно возрастает.
  • Аккумуляторные батареи – незаменимый элемент автономной солнечной энергосистемы, позволяющей ей работать круглосуточно.

Spares. ru постоянно работает над созданием новых стандартных энергосистем.

Только после полноценной проверки, работающие схемы энергообеспечения предлагаются Вашему вниманию.

Если же Вам требуется что-то нестандартное, специалисты Spares.ru сумеют проконсультировать, разработать и собрать автономную электростанцию, пригодную для работы в любых условиях.

СибТехПроект | Весь спектр проектных работ

Наименование

• Ветро-солнечная электростанция мощностью 25кВт для автономного электроснабжения в селе Алатаево Парабельского района
• Ветро-дизельная электростанция мощностью 100 кВт для автономного электроснабжения селе Новоникольское Александровского района
• Ветро-солнечная электростанция мощностью 250 кВт для автономного электроснабжения селе Лукашкин Яр Александровского района

Развитие малой энергетики, основанной на местных источниках энергии, является одним из самых приоритетных и актуальных направлений отрасли на сегодняшний день. Согласно последним данным Международного энергетического агентства (далее — МЭА) использование возобновляемых источников энергии растет большими темпами по сравнению со всеми другими источниками. География использования альтернативных источников энергии расширяется с каждым годом. По прогнозу МЭА, к 2018 году у 75 стран в мире появятся собственные ветряные электростанции. В 65 странах появятся солнечные батареи общей мощностью более 100 МВт. Сейчас таких стран всего 30. Общая мощность по выработке электричества из альтернативных источников энергии вырастет с 1580 ГВт в 2012 году до 2350 кВт в 2018 году. Но уже в 2016 году возобновляемые источники выйдут на второе место по значимости после угля, оттеснив газ и атом. Самым главным источником энергии из возобновляемых остается гидроэнергетика, но самый большой рост показывают как раз ветряки и солнечные батареи. Их доля удвоится с 4% в 2011 году до 8% в 2018 году.

В Томской области, как и во многих других уголках России, до сих пор без централизованного электроснабжения остается огромное количество населенных пунктов (по последним данным не менее 70% территории Российской Федерации). В труднодоступных селах и деревнях электричество вырабатывается дизельными электростанциями (ДЭС). Поэтому применение ветро-солнечных электростанций в отдаленных районах может оказаться наиболее эффективным и рациональным решением проблемы, поскольку подключить удаленный жилой пункт к централизованному энергоснабжению не только трудно технологически (иногда невозможно), но и неоправданно дорого.

Одним из пилотных проектов развития локальной энергетики является строительство ветро-солнечной электростанции (ВСЭС) для электрификации села Алатаево Парабельского района. Проект был одобрен администрацией Томской области, т. к. его реализация позволит показать возможности нашей страны в этом направлении и подтвердить эффективность и целесообразность массового внедрения данной технологии.

В ходе реализации проекта выполняется перевод электроснабжения в селе Алатаево от дизельной электростанции и селе Нарым на электроснабжение от автономной ветро-солнечной электростанции.

В состав комбинированной электростанции входит солнечная батарея, аккумуляторная батарея (стабилизационный блок), ветрогенератор, а также электронный блок, который содержит контроллер, следящий за работой батареи, зарядный блок и инвертор преобразования постоянного напряжения в переменное 220 В частотой 50 Гц. Если светит солнце или дует ветер, то происходит электропитание нагрузки и зарядка аккумуляторов, если ветер и солнце отсутствуют (ночью, во время штиля), то нагрузка питается от аккумулятора.

С использованием двух ветрогенераторов покрывается 75% необходимой энергии с минимальными капитальными и эксплуатационными затратами. Мощности ВСЭС хватит на все нужды поселка. По расчетам специалистов, срок окупаемости данной электростанции составляет 3-4 года.

Если полученный энергетический эффект будет совпадать с заявленным, опыт можно смело тиражировать по всей России.

Проект прошел экспертизу в областном автономном учреждении «Управление государственной экспертизы проектной документации Томской области» ОГАУ «ТОМСКГОСЭКСПЕРТИЗА» (положительное заключение № 70-1-5-0004-13 от 14. 02.2013 г.)

На данный момент в ОГАУ «ТОМСКГОСЭКСПЕРТИЗА» проходит проверку аналогичный проект, разработанный нашей компанией — «Ветро-дизельная электростанция мощностью 100 кВт для автономного электроснабжения села Новоникольское Александровского района».

Проектом предусмотрено создание ветропарка из 5-ти ветрогенераторов, который позволит снизить затраты на топливо и его доставку, и увеличить ресурс работы действующих дизельных установок — дополнительных источников электроснабжения в селе Новоникольское.

Кроме того, специалистами ведется разработка проектной документации по объекту «Ветро-солнечная электростанция мощностью 250 кВт для автономного электроснабжения села Лукашкин Яр Александровского района Томской области». Проектные работы выполняются в несколько этапов.

Этап 1 — Установка метеостанции для мониторинга
Этап 2 — Мониторинг основных климатических параметров и технико-экономическое обоснование
Этап 3 — Проектно-сметная документация

При проведении обследования была установлена метеостанция для контроля скорости и направления ветра, измерения величины солнечного излучения. Также настроено программное обеспечение для удалённого мониторинга метеостанции и архивировании полученных данных. Таким образом, обеспечивается круглосуточный мониторинг основных климатических параметров на площадке строительства (ветровая энергия, инсоляция) на протяжении летнего, осеннего, зимнего и весеннего сезонов, начиная с заключения контракта на проектирование до начала строительства объекта.

Россия на рынке альтернативных источников занимает пока одно из последних мест среди равных себе стран, но при этом все же имеет все неисчерпаемые возможности для развития в этом направлении. Поэтому опыт, полученный в процессе выполнения и реализации указанных проектов позволит оценить возможность и эффективность принимаемых технических решений, а также будет способствовать накоплению знаний в этой области для дальнейшего поиска наилучших решений и дальнейшего усовершенствования энергетических стандартов, т.к. энергоэффективность альтернативных источников энергии более чем на 50 % зависит не только от мощности самого источника, но и от технически грамотного проектирования данных объектов.

Создайте лучшую батарею для хранения энергии ветра и солнца, и энергетический сектор проложит путь к вашей двери.

Эта статья изначально была опубликована на Ensia.

При всех своих достоинствах энергия ветра и солнца имеет один серьезный недостаток: в какой-то момент, даже в самых ветреных и самых солнечных частях планеты, ветер перестает дуть, и солнечные лучи, дающие энергию, исчезают за горизонтом. . Так как мир работает над обезуглероживанием своего энергоснабжения за счет уменьшения своей зависимости от угля, природного газа и нефти и увеличения использования этих переменных возобновляемых источников электроэнергии для сети, одна технология, в частности, переживает ренессанс: стационарные батареи.

В двух словах, стационарные батареи — это устройства, которые используют химические взаимодействия между материалами для хранения электричества в определенном месте для последующего использования. Эти батареи позволяют накапливать электроэнергию, вырабатываемую, когда солнце и ветер находятся на пике, поэтому ее можно передавать в сеть, когда спрос на электроэнергию находится на пике, например, когда люди приходят домой с работы и включают свет, воздух. -кондиционирование или отопление, телевидение и кухонная техника.

Класс аккумуляторных батарей, с которыми знакомы большинство современных пользователей электроники и владельцев электромобилей, — это литий-ионные или литий-ионные аккумуляторы.Литий-ионные аккумуляторы также преобладают на рынке стационарных аккумуляторов, в основном потому, что они существуют дольше и у них было больше времени, чтобы развиться как технология, по словам Джессики Транчик, доцента по энергетическим исследованиям Массачусетского технологического института (MIT). и Институт данных, систем и общества.

По мере роста стимулов к развитию более крупномасштабных хранилищ электроэнергии и становления очевидной экономической целесообразности использования более совершенных технологий аккумуляторов, происходит множество инноваций.

Но то, что литий-ионные батареи обычно используются в бытовой электронике и электромобилях, не обязательно означает, что они являются лучшим вариантом для хранения электроэнергии в энергосистеме, зависящей от возобновляемых источников энергии. У современных литий-ионных батарей есть свои риски, затраты и ограничения. Хотя они могут быть первыми на рынке аккумуляторных батарей, вскоре они столкнутся с жесткой конкуренцией со стороны множества альтернатив и поправок, которые направлены на то, чтобы соответствовать или превзойти их эффективность, с большей безопасностью и устойчивостью.По мере роста стимулов к развитию более крупномасштабных хранилищ электроэнергии и становится очевидной экономическая целесообразность использования более совершенных технологий аккумуляторов, и происходит множество инноваций.

Li-Ion 101

Литий-ионные батареи состоят из графитового электрода и электрода на основе лития, чаще всего литий-кобальтового, погруженного в жидкость. Когда батарея используется, заряженные атомы (ионы) лития текут от графитового электрода к электроду на основе лития через жидкость, и этот поток заряженных частиц генерирует электричество.Когда аккумулятор перезаряжается, поток меняет направление, отправляя ионы лития обратно на графитовый анод, где они хранятся готовыми к разрядке.

Литий-ионный аккумулятор впервые появился в продаже в видеокамерах Sony в 1991 году. С тех пор использование расширилось до огромного диапазона малых и больших электронных устройств, электромобилей, военных и аэрокосмических приложений, а также для крупномасштабных накопителей энергии, таких как литий-ионная батарея Tesla мощностью 100 мегаватт, построенная для поддержки энергосистемы Южной Австралии. в 2017 году.

«С точки зрения производимого напряжения литий действительно является чемпионом», — говорит Дженни Прингл, инженер-материаловед и старший научный сотрудник Института пограничных материалов Университета Дикина в Мельбурне. Литий очень хорошо управляет сильным потоком электронов и, следовательно, эффективен при выработке электричества, поэтому на сегодняшний день он предлагает лучшую экономию материалов для аккумуляторов.

Однако у литий-ионных аккумуляторов есть и свои недостатки. Они содержат токсичные, летучие и легковоспламеняющиеся жидкости, которые прославились тем, что воспламенились или взорвались. А литий — ресурс ограниченный. Спрос на эту так называемую «белую нефть» резко вырос в последние годы: согласно одному прогнозу, спрос вырастет с 300 000 метрических тонн в год в 2019 году до не менее 1,1 миллиона метрических тонн в год к 2025 году, а другой предполагает, что производство аккумуляторов будет потреблять 70 процентов мировых поставок лития к 2025 году.

Это поднимает вопрос, можно ли использовать более дешевые и распространенные элементы вместо лития.

Опасения по поводу доступности минерала привели к резкому скачку цен в последние годы, но с учетом того, что количество литиевых рудников должно увеличиться вдвое, никто еще не говорит о том, что этот материал иссякнет.Однако растет беспокойство по поводу экологических издержек добычи и добычи лития в таких областях, как Тибет и Боливия, где скудные водные ресурсы используются для добычи минерала из обширных солончаков, и есть сообщения о загрязнении местных тибетских источников воды. токсичные побочные продукты добычи.

Не только это, но и кобальт — еще один важный элемент многих литий-ионных аккумуляторов — это конфликтный минерал. По крайней мере половина мировых запасов добывается в Демократической Республике Конго, где некоторые рабочие, в том числе дети, находятся в ужасных и опасных условиях.

Твердотельный

Pringle утверждает, что одним из вариантов снижения риска возгорания литий-ионные батареи является использование ионных жидкостей — негорючих расплавленных солей с низкими температурами плавления — в качестве жидкого компонента. Более привлекательная идея — использовать твердое вещество, которое позволяет обойти проблему летучих и легковоспламеняющихся жидкостей. Но компромисс заключается в том, что электрически заряженные атомы не перемещаются через твердое тело так же свободно и легко, как через жидкость, поэтому вырабатывается меньше электричества.

Некоторые ранние претенденты на место в области твердотельных стационарных батарей включают те, которые были сделаны из керамики с высоким содержанием лития в качестве заменителя жидкости, используемой в настоящее время. Но это не позволяет избежать других проблем с литием, таких как его ограниченная доступность и проблемы справедливости, связанные с добычей полезных ископаемых.

Возникает вопрос, можно ли использовать более дешевые и распространенные элементы вместо лития. Особый интерес вызывают такие элементы, как кремний, натрий, алюминий и калий. Но электрохимический потенциал этих металлов ниже, чем у лития, поэтому удельная энергия батареи может быть уменьшена, говорит Прингл.

Натрий-сера

Натриево-серные батареи, в которых электроды представляют собой расплавленный натрий и расплавленную серу, а электролит твердый, были многообещающим направлением исследований для крупномасштабного хранения энергии для сети, поскольку они очень эффективны производят электроэнергию и имеют длительный срок службы.Одна из проблем заключается в том, что эти батареи должны работать при очень высоких температурах. Но исследователи в таких учреждениях, как Массачусетский технологический институт и Университет Вуллонгонга в Австралии, изучают возможность натрий-серных вариантов, которые могут работать при комнатной температуре.

Это определенно еще только начало, особенно для стационарных накопителей энергии, но это действительно важная область, и я думаю, что люди начинают это понимать.

Проточные батареи

Среди лидеров крупномасштабного стационарного накопления энергии ветра и солнца — проточные батареи, которые состоят из двух резервуаров с жидкостью, которые поступают в электрохимические элементы.Основное различие между проточными и обычными батареями заключается в том, что проточные батареи хранят электричество в жидкости, а не в электродах. Они намного более стабильны, чем литий-ионные, у них более длительный срок службы, а жидкости менее горючие. Более того, проточную батарею можно увеличить, просто построив резервуары большего размера для жидкостей.

Один тип проточной батареи, ванадиевая проточная батарея, уже имеется в продаже. В южно-австралийском городе Порт-Огаста планируется установить ванадиевую батарею мощностью 50 мегаватт для хранения энергии, а Китай строит крупнейшую в мире батарею ванадия, которая, как ожидается, будет запущена в 2020 году. Есть два основных недостатка: жидкости могут быть дорогостоящими, поэтому первоначальные затраты на батареи выше; и проточные батареи не так эффективны, как литий-ионные.

Множество инноваций

В этом пространстве происходит множество других разработок, что делает его захватывающим временем для исследований и разработок аккумуляторов, — говорит Транчик.

Например, исследователи из Университета RMIT в Мельбурне разрабатывают протонную батарею, которая работает, превращая воду в кислород и водород, а затем использует водород для питания топливного элемента.Несколько других исследовательских групп по всему миру изучают полностью безлитиевые ионные батареи с использованием таких материалов, как графит и калий для электродов, и жидкостей из солей алюминия для переноса заряженных ионов. Китайские исследователи стремятся улучшить существующую технологию никель-цинковых батарей, которые будут экономичными, безопасными, нетоксичными и экологичными, но не такими долговечными, как литий-ионные. Ведутся работы даже с батареями на основе соленой воды, одна из которых уже используется для накопления солнечной энергии в жилых домах.

«Теперь мы видим намного больше стимулов, мы видим снижение затрат на литий-ионные батареи, мы видим, что рынок стационарных накопителей энергии выигрывает от роста электромобилей», — говорит Транчик. «Это определенно еще рано, особенно для стационарных накопителей энергии, но это действительно важная область, и я думаю, что люди начинают это понимать».

Почему Wind + Storage становится все меньше?

Чанду Висвесвария — президент-основатель и генеральный директор Utopus Insights, нью-йоркской компании по анализу энергии, приобретенной в прошлом году Vestas.

***

Конкурентоспособные рынки — прекрасные горнилы инноваций. За десятилетия накопленного опыта производства портативной электроники цены на литий-ионные батареи неуклонно падали. В результате появились более крупные аккумуляторные батареи для электромобилей и автобусов, что сделало их более доступными и открыло путь для сетевых приложений.

Ранние версии систем хранения энергии были относительно небольшими. С падением цен на аккумуляторы их размер и объемы выросли, открывая новые рынки.Некоторые из них теперь хранят достаточно энергии, чтобы справиться с переменным характером энергии ветра и солнца в течение дня. Еще более крупные системы находятся в стадии планирования и разработки, но прогресс по-прежнему ограничен стоимостью аккумуляторных батарей.

Заглядывая на несколько лет вперед, наши ученые из Utopus Insights изучили характеристики гибридных электростанций, сочетающих энергию ветра и / или солнца с аккумуляторными батареями. 1 Хотя отрасль сосредоточена почти исключительно на сочетании солнечной энергии с батареями, мы, к своему удивлению, обнаружили, что использование ветровой энергии дает уникальные преимущества.

При использовании сопряжения с солнечными батареями существует много дней, когда невозможно достичь целевого уровня мощности в часы пик. В большинстве изученных нами случаев спаривание ветров дает намного меньше пропущенных дней.

Оглядываясь назад, эти результаты имеют смысл. Пиковые часы обычно начинаются с заходом солнца, но ветер может продолжаться. Таким образом, солнечная энергия требует большего «подъема и сдвига», потому что большая часть энергии, поставляемой в часы пик, должна обеспечиваться за счет разряда аккумуляторов.

Примечательно, что мы обнаружили, что для данной емкости батареи сочетание ветра и солнца дополнительно улучшает способность удовлетворять пиковую нагрузку. Надежность повышается, поскольку два источника энергии дополняют друг друга во времени.

Подобно тому, как выбор разумного сочетания акций и облигаций может снизить волатильность наших финансовых вложений, диверсификация возобновляемых источников энергии и их сочетание с правильным объемом аккумуляторов — хороший способ убедиться, что у нас достаточно энергии в часы пик.

Оптимальное сочетание ветра и солнца зависит, конечно, от местного климата и времени пиков.

Поскольку мы являемся 100-процентной дочерней компанией Vestas Wind Systems, занимающейся энергетической аналитикой, крупнейшего в мире производителя ветряных турбин, прогнозирование генерации и оптимизация хранения, которые мы разрабатываем, будут иметь решающее значение для обеспечения максимальной отдачи от таких гибридных электростанций. Гибридные электростанции могут надежно поставлять электроэнергию в часы пикового спроса, устраняя необходимость в дорогостоящих газовых пиковых электростанциях.Это будет началом конца производства электроэнергии на ископаемом топливе.

График этого приближающегося перехода напрямую привязан к скорости, с которой будет падать стоимость батареи. Стоимость аккумуляторных блоков для электромобилей, по данным Bloomberg New Energy Finance, с 2010 года снижалась примерно на 20 процентов в год. Хотя большинство наблюдателей предсказывают, что это быстрое снижение должно скоро замедлиться, мы считаем, что условия находятся в приемлемом состоянии. место для постоянного быстрого снижения затрат.

Мы оценили имеющиеся данные о совокупном объеме производства в сравнении со стоимостью (кривая опыта) для различных применений литий-ионных батарей. Аккумуляторы для портативной электроники демонстрируют высокую скорость обучения (определяемую как процентное снижение затрат на каждое удвоение объема производства) около 30 процентов.

Подтверждающие данные относятся к середине 1990-х годов. Считается, что более новые приложения, такие как аккумуляторные блоки для электромобилей и аккумуляторные системы для хранения в коммунальном хозяйстве, имеют гораздо более низкие темпы обучения, порядка 18–20 процентов.Однако мы полагаем, что данные демонстрируют конвергенцию этих темпов обучения с давно установившейся скоростью обучения электронике, составляющей около 30 процентов, поскольку объемы производства стали значительными.

Фактически, аккумуляторные блоки для электромобилей в настоящее время доминируют в годовом глобальном спросе на все литий-ионные аккумуляторы, что, по мнению многих аналитиков, приведет к снижению цен на аккумуляторы для хранения в коммунальном хозяйстве. Если наш анализ скорости обучения верен, а объемы производства обусловлены быстро развивающимся и все более конкурентным рынком электромобилей, мы прогнозируем дальнейшее снижение затрат на аккумуляторные батареи примерно на 20 процентов в год в течение нескольких последующих лет.

Накопители энергии в масштабе коммунальных предприятий выиграют от связанного с этим снижения затрат и усовершенствования аккумуляторных технологий. А более низкие затраты сделают аккумуляторные батареи повсеместным явлением в наших сетях электроснабжения, не в последнюю очередь у источника: электростанции.

Так где же ветроэнергетические установки?

Это возвращает нас к вопросу: почему так много недавно анонсированных электростанций сочетают солнечную энергию с аккумуляторными батареями, исключая ветер?

Мы опасаемся, что во многих регионах мира нынешние государственные стимулы для инвестиций в возобновляемые источники энергии, созданные задолго до появления аккумуляторов для коммунальных предприятий, могут искажать этот растущий рынок.Например, в Соединенных Штатах инвестиционный налоговый кредит для солнечной энергии включает в себя вложения в аккумуляторы, а налоговый кредит на производство для ветра — нет.

Кроме того, ИТЦ снизится до 10 процентов стоимости проекта к 2022 году, а затем останется на этом уровне, в то время как срок действия PTC истечет в 2020 году. Недавно ветряная промышленность США, представленная Американской ассоциацией ветроэнергетики, выступала за включить ветер в налоговый кодекс ИТЦ, стремясь добиться большего паритета в том, как стимулировать ветровую и солнечную энергию.

В глобальном масштабе нам необходимо обеспечить, чтобы субсидии и кредиты не создавали извращений или препятствий на пути к истинному прогрессу; они должны поощрять инвестиции в применение систем хранения, но не отдавать предпочтение конкретным технологиям или вариантам дизайна. Также необходимо внимательно изучить правила. Например, хранение классифицируется как генерация на многих рынках, что не позволяет операторам передачи и распределения владеть или эксплуатировать активы хранения в тех точках в электроэнергетической системе, где они могут быть наиболее полезными.

Политики, законодатели и регулирующие органы могут способствовать этим долгожданным изменениям, переосмысливая структуру рынка и инвестиционные стимулы, чтобы стимулировать интеграцию новых технологий хранения энергии и позволить рыночным силам установить их истинную ценность.

По мере того, как преимущества перехода к чистой энергии становятся все более очевидными, мы настоятельно призываем исследовать более масштабные изменения в политике. Они могут включать, например, поэтапную отмену субсидий на ископаемое топливо, постепенно увеличивающийся налог или цену на выбросы углерода, а также увеличение финансирования исследований и разработок технологий хранения энергии, которые расширяют или дополняют возможности литий-ионных батарей.

Чистые, бестопливные источники энергии начинают заменять ископаемое топливо в нашей электросети. Все более доступные литий-ионные аккумуляторы ускоряют эту тенденцию, превращая солнце и ветер в надежные источники энергии. Действительно, эти универсальные батареи могут накапливать электрическую энергию от любого источника , когда ее много, и выделять ее, когда ее мало. Их можно стратегически расположить, чтобы уменьшить перегрузку линий электропередачи. Более того, они предоставляют дополнительные услуги, улучшающие качество и надежность электроэнергии. Эти многочисленные преимущества можно монетизировать и комбинировать, повышая привлекательность инвестиций.

Эти события знаменуют собой мощные экономические силы, которые будут стимулировать грядущий энергетический переход. Учитывая наш прогноз дальнейшего быстрого снижения стоимости аккумуляторов, мы ожидаем значительного прогресса в следующие несколько лет. Новые ветряные и солнечные электростанции будут регулярно подключаться к аккумуляторным батареям, а старые электростанции будут модернизироваться.

Планировщики и менеджеры отрасли должны предвидеть быстрые изменения в производстве и распределении электроэнергии, а также более быструю электрификацию транспорта, отопления и промышленных процессов, которые в настоящее время все еще зависят от ископаемого топлива.Электрифицированный энергетический сектор, который в значительной степени получает энергию от солнца и ветра, станет большим шагом на пути к более чистому миру с более обильной и устойчивой энергией, тем самым выполняя насущную экологическую необходимость.

1: Для географических местоположений в различных климатических условиях мы смоделировали способность ветра + батареи; солнечная + батарея; и солнечные + ветряные + аккумуляторные системы для выработки различной мощности паспортной мощности в течение 4 часов пиковой нагрузки. Для каждого случая мы предполагали, что батарея способна разряжаться при нескольких долях мощности, указанной на паспортной табличке, в течение 2, 4 и 6 часов.

Сделают ли батареи для ветра то, что они делают для солнечной энергии?

Накопители энергии штурмуют энергетическую отрасль США, вызывая изменения от уровня основной системы до уровня потребителя.

На системном уровне Постановление 841 Федеральной комиссии по регулированию энергетики (FERC) за февраль потребовало от операторов оптовых систем разработать новые правила для интеграции хранилищ. Апрельский приказ № 845 переписал правила межсетевого взаимодействия, открыв новые возможности для хранения.

На уровне потребителей законодатели и регулирующие органы 32 штатов рассмотрели 57 мер политики по развертыванию, целям, исследованиям и скидкам на хранение энергии в первом квартале этого года.

Примерно до 2015 года руководители коммунальных предприятий и скептики в отношении возобновляемых источников энергии считали экономически выгодное аккумуляторное хранение энергии недостижимым. Сегодня это центральное место в электроэнергетике.

«Мы всегда называли это« святым Граалем », потому что мы знали, что слишком много ветра и солнца нарушат энергосистему без накопления энергии, но мы думали, что это всегда будет слишком дорого», — сказал бывший вице-президент компании Edison по Южной Калифорнии Джим Келли в интервью Utility Dive 2015. конференция.

По мере того, как стали понятны стек услуг, которые может предложить хранилище, включая емкость и отказоустойчивость, он превратился из святого Грааля в самую горячую тему в области энергетики. Литий-ионные аккумуляторы привлекли к себе наибольшее внимание, но, согласно анализу приведенной стоимости хранения от Lazard за ноябрь 2017 года, существует несколько других быстроразвивающихся химикатов аккумуляторов и технологий хранения.

Стоимость аккумуляторного хранилища

сильно варьируется из-за разнообразия технологий и приложений, но столь обсуждаемый резкий спад стоимости вполне реальн.Согласно отчету GTM Reseach за 2017 год, общая расчетная стоимость упала на 32% в 2015 и 2016 годах. По сообщению GTM, в ближайшие пять лет это замедлится. Но аккумуляторные батареи — в определенных местах и ​​приложениях — становятся конкурентоспособными по цене.

Инсайдеры отрасли ожидают совокупного снижения приведенной стоимости, в зависимости от местоположения и области применения, до 36% в период с 2018 по 2022 год, согласно Lazard.

Эти цены побуждают многих разработчиков возобновляемых источников энергии объединять свои солнечные проекты с накопителями энергии.В Калифорнии, доминирующем государстве в области солнечной энергетики, в феврале этого года отделение ассоциации предприятий солнечной энергетики официально изменило свое название на Калифорнийскую ассоциацию солнечной энергии и накопителей.

Ранний успех технологии «солнечная энергия плюс накопитель» заставляет некоторых разработчиков задуматься об объединении батарей с крупными ветряными проектами, но исследователи и представители отрасли говорят, что технологии накопителей должны развиваться дальше, прежде чем объединенный ресурс станет конкурентоспособным.

Текущие капитальные затраты на хранение, которые в 2012 году составляли 1000 долларов США / кВтч, оцениваются на уровне 200 долларов США / кВтч, согласно исследованию Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), опубликованному 10 мая в Американской ветроэнергетической ассоциации (AWEA). ежегодная национальная конференция по ветроэнергетике.В исследовании прогнозируется, что капитальные затраты на аккумуляторную батарею упадут до 100 долларов за кВтч, но не делается вывод о том, что это будет конкурентоспособным по стоимости для ветра.

Меч обоюдоострый?

NREL подтвердил, что в своей оценке предложения по хранению энергии ветра не учитываются потенциальные потоки создания ценности, включая мощность и вспомогательные услуги. Исследование сосредоточено на энергетическом арбитраже, который заключается в хранении энергии, когда ее цена низкая, и ее доставке в сеть, когда рыночная цена выше.

Влияние фотоэлектрических систем на 4-часовое хранение

Чистая потребность до и после добавления хранилища, а также объем хранилища, который может быть добавлен до того, как кредит постепенного снижения пикового спроса упадет ниже 100%.

По словам инженера NREL и соавтора исследования Дженни Йоргенсон, это делает хранение данных зависимым от доступной пропускной способности. Но это палка о двух концах. Когда возникает перегрузка, накопленная энергия не может быть легко перемещена в арбитраж, но без перегрузки ценность сохраненной энергии в арбитраже падает.

Исполнительный директор

Ассоциации накопителей энергии (ESA) Келли Спикс-Бэкман не согласна с этой оценкой. «Накопители поглощают излишки ветра при минимальных затратах, поэтому их не нужно сокращать», — сказала она Utility Dive. «И это посылает ветер в сеть, когда цена выше».

Для GE Renewable Energy и RES Group, двух крупнейших мировых производителей ветроэнергетики, ценностное предложение по хранению энергии ветра является более сложным и более важным. И это имеет важные последствия для разработчиков ветроэнергетики и хранилищ.

Энергия ветра и аккумуляторы

Складская стрела настоящая. Согласно данным Bloomberg New Energy Finance, предоставленным Krys M.Ротэм, вице-президент по операциям в глобальной ветроэнергетической компании Acciona Energy. Согласно прогнозам, эта цифра вырастет до 14,6 ГВт-ч в 2018 году и до 81,3 ГВт-ч в 2024 году, сообщил Ротэм на заседании по вопросам хранения и ветра на национальной конференции AWEA по ветроэнергетике.

Согласно данным GTM Research, опубликованным Rootham, в США совокупная установленная мощность в 431 МВтч в 2017 году вырастет до 1233 МВтч в 2018 году и более 9000 МВтч в 2023 году.


«Ветер требует более длительного хранения, чтобы быть ценным».

Райан Уайзер

Старший научный сотрудник, LBNL


Однако, по словам Спикс-Бэкмана из ESA, нет необходимости в том, чтобы хранилище было напрямую связано с генерацией возобновляемых источников энергии.«Конкретный разработчик ветроэнергетики может заработать на ветре, который в противном случае был бы ограничен посредством арбитража, но жизнеспособность ценностного предложения зависит от конкретного рынка».

По словам старшего научного сотрудника LBNL Райана Вайзера, хранилище

лучше подходит для солнечной энергии, чем для ветра. «Необходимо всего лишь переключить солнечную батарею на несколько часов вечера», — сказал он Utility Dive на конференции. «Ветер требует более длительного хранения, чтобы быть ценным. Передача энергии — более логичное и менее затратное решение для интеграции ветра, по крайней мере, в ближайшей перспективе.«

Технический директор

RES Group Эндрю Оливер согласился. «Размещение хранилища с помощью ветра обеспечивает экономию затрат на хранение, позволяя использовать одну и ту же точку соединения», — сказал он Utility Dive. «Чтобы повлиять на ограничение ветра, необходимо иметь долговременное хранение, и в настоящее время системы долговременного аккумуляторного хранения, такие как проточные аккумуляторы, не получили широкого распространения».

Без длительного хранения батарей, энергетический арбитраж «не бросается в глаза», — сказал Оливер.«Если перенос 1 МВтч из одной части дня в другую принесет даже 50 долларов, что очень много, и если бы это можно было делать дважды в день, то 1 МВт заработал бы 100 долларов в день. Это 36 500 долларов в год. Батарея мощностью 1 МВт только на батареи установлено не менее 180 000 долларов, а может быть и больше «.


«Нет одной причины для сочетания ветра и накопителя, есть несколько, в зависимости от рынка, стоимости сетевых решений и факторов мощности».

Даниэль Мерфельд

Главный технический директор, GE Renewable Energy


Только «значительное» дальнейшее снижение стоимости хранения аккумуляторов «до такой степени, что это пересекается с потребностями ветра, сделало бы большинство вариантов вторичного использования» экономически жизнеспособными, сказал Оливер. «По мере роста проникновения возобновляемых источников энергии и открытия большего числа рынков, таких как мощности, экономика может сместиться в пользу хранилищ», — добавил он.

Спикс-Бакман утверждает, что разработчики ветроэнергетики могут недооценивать экономичность хранения. «В запросе Xcel Energy 2017 средние ставки составляли 36 долларов / МВтч для солнечной энергии плюс накопители и 21 доллар / МВтч для ветряных электростанций и накопителей для поставки в 2023 году для долгосрочных PPA», — сказала она. «И сегодня есть поставки только для хранения в диапазоне от 40 долларов за МВтч до 50 долларов за МВтч, что сейчас является конкурентоспособным.«

«Нет одной причины для сочетания ветра и накопителя, есть несколько, в зависимости от рынка, стоимости сетевых решений и факторов мощности», — сказала Utility Dive технический директор GE Renewable Energy Даниэль Мерфельд. «Мы пытаемся отточить, какие решения подходят для каких рынков, потому что это не проблема с одним решением».

GE работала над системами хранения данных в преддверии падения цен 2015–2016 годов и технологических прорывов. По словам Мерфельда, все началось с попытки понять, способствует ли накопление энергии ветру больше на уровне турбины или на уровне проекта.

«Пока что ответ заключается в том, что до тех пор, пока хранилище находится перед сетевым интерфейсом, оно имеет ценность», — сказала она. «Это позволяет двойное использование межсоединений, и сеть не знает, исходит ли более чистая кривая мощности от уровня проекта или от уровня турбины».

В целом, хранение энергии является конкурентоспособным, когда энергия имеет более высокую ценность в определенное время дня или может сделать использование доступной передачи более эффективным, сказал Мерфельд. Рыночные и политические факторы определяют его экономическую жизнеспособность, и они все еще развиваются.

«GE экспериментирует по краям всех сценариев хранения, чтобы определить рыночные условия, в которых работает хранилище», — сказала она. «Как только этот ландшафт будет сформирован, когда рынки встанут на свои места, мы будем знать, где будут работать хранилища».

Другие рынки, услуги и виды хранения

Как признается в документе NREL, возможности на рынках емкости и дополнительных услуг могут изменить ценностное предложение хранилищ.

Оливер из

RES Group сказал, что многие варианты вторичного использования, такие как поглощение избыточной генерации пандусов и предоставление услуг силовой электроники, не обеспечивают значительной отдачи.

Приказ FERC 841, вероятно, будет иметь большое значение для рынка систем хранения, сказал Оливер. По его словам, введение новых правил, позволяющих хранилищу извлекать несколько потоков доходов из своего стека значений, может изменить экономику хранилища. Но, по его словам, это вряд ли изменит экономическую жизнеспособность его сочетания с ветром.

«Приказ FERC 845 более важен для разработчиков ветроэнергетики, потому что он меняет правила межсетевого взаимодействия», — сказал он. «Разработчик с недостаточно используемыми межсетевыми соединениями теперь может добавить хранилище без нового межсоединения.позволяя разработчикам ветроэнергетики получать прибыль от недостаточно используемых мощностей межсетевых соединений, что было невозможно раньше ».

Speaks-Backman согласен с тем, что 841 «меняет правила игры» в области хранения данных. «На большинстве рынков хранилище позволяет использовать только один из множества потенциальных источников дохода», — сказала она. «Системные операторы разрабатывают рыночные продукты для множества услуг, которые они предлагают».

Приказ 841 требует, чтобы системные операторы осознавали ее ценность на рынках энергии и мощности, а также в предоставлении множества дополнительных услуг, необходимых для поддержания надежности, добавила она.

По словам Спикс-Бакмана, разработчики ветроэнергетики также должны осознавать ценность устойчивости других типов хранилищ, включая гидроэнергетику с гидроаккумулятором, сжатый воздух и рекуперативную тепловую энергию. «Хранение — это способ более эффективно обслуживать систему, чем при модернизации инфраструктуры, и найти способ избежать образования отходов».

Мерфельд согласился. GE изучает «всю экосистему возобновляемых источников энергии и хранилищ» и хочет воспользоваться «полной палитрой цветов, чтобы мы могли нарисовать любую картину, какую захотим», — сказала она.

Важным преимуществом аккумуляторов является то, что их можно разместить где угодно, но «хранение — это общее решение, и самый дешевый тип — не обязательно электрохимические аккумуляторы», — сказала она. «Есть места, где мы уверены, что есть выгодное предложение для крупномасштабного хранения энергии, и где гидроаккумулятор — более простое и дешевое решение, чем батареи».

Оливер сказал, что аккумулирование тепла, как и демонстрационные работы, проводимые Siemens, также более потенциально жизнеспособны, чем аккумуляторы.«Он имеет очень низкий КПД в оба конца, но если он используется для уменьшения ограничений, ограниченная энергия в любом случае теряется, поэтому это может быть рентабельным».

Накопитель тепла Future Energy Solution для исследовательского проекта ветроэнергетики

Мерфельд сказал, что хранилище уже имеет ценность в тех местах, где есть дополнительные услуги и рынки регулирования частоты, где есть ставки по времени использования или где есть плата за спрос. В других местах географически рассредоточенные ветровые проекты и широкие возможности передачи ограничивают рентабельность хранения, поскольку «сеть действует как хранилище», — сказала она.

Вещи меняются

По словам Мерфельда, руководители предприятий электроэнергетики

, которые видят, что политика и экономика способствуют более высокому проникновению возобновляемых источников энергии, должны знать, что они могут получить большую отдачу от возобновляемых источников энергии с помощью хранилищ. «Это делает возобновляемые источники энергии взаимозаменяемыми, и чем больше возобновляемых электронов, тем они менее ценны, если они не взаимозаменяемы».

В более долгосрочной перспективе, по ее словам, система движется к «возобновляемым источникам базовой нагрузки и 100% возобновляемым источникам энергии в будущем», — сказала она. «Это невозможно без некоторых типов хранилищ.«Чтобы руководители коммунальных предприятий понимали ценность хранилища, все, что им нужно сделать, — это подумать о подготовке к долгосрочным перспективам».

Оливер согласился. «Экономика проектов ветрохранилищ не может быть ограничена без значительно более низкой цены на хранение», — сказал он. «Но по мере развития рынков и политики возможности для добавления потоков создания ценности будут увеличиваться, цена хранения будет продолжать падать, и будет больше типов коммерчески жизнеспособных хранилищ. Через три-пять лет ситуация изменится. .«

Аккумулятор

открывает путь в будущее с возобновляемыми источниками энергии

Аккумуляторные системы хранения становятся одним из ключевых решений для эффективной интеграции высокой доли солнечных и ветряных возобновляемых источников энергии в энергетические системы по всему миру. Недавний анализ Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) показывает, как технологии хранения электроэнергии могут быть использованы для различных приложений в энергетическом секторе, от электронной мобильности и приложений, устанавливаемых за счетчиком, до сценариев использования в масштабах коммунального предприятия.

Аккумуляторы для коммунальных предприятий, например, могут обеспечить больший приток возобновляемых источников энергии в сеть за счет сохранения избыточной выработки и увеличения выработки возобновляемой энергии. Кроме того, особенно в сочетании с возобновляемыми генераторами, батареи помогают обеспечивать надежную и дешевую электроэнергию в изолированных сетях и в автономных сообществах, которые в противном случае полагаются на дорогое импортное дизельное топливо для производства электроэнергии.

В настоящее время аккумуляторные аккумуляторные системы для коммунальных предприятий в основном развертываются в Австралии, Германии, Японии, Великобритании, США и других европейских странах.Одной из наиболее крупных систем с точки зрения емкости является проект хранения литий-ионных аккумуляторов Tesla 100 МВт / 129 МВтч на ветряной электростанции Хорнсдейл в Австралии. В штате Нью-Йорк, США, демонстрационный проект высокого уровня с использованием аккумуляторной системы хранения 4 МВт / 40 МВтч показал, что оператор может сократить почти 400 часов перегрузки в энергосистеме и сэкономить до 2,03 миллиона долларов США на расходах на топливо. .

Кроме того, несколько островных и автономных сообществ инвестировали в крупномасштабные аккумуляторы, чтобы сбалансировать сеть и хранить избыточную возобновляемую энергию.В проекте мини-сетевой батареи на Мартинике мощность солнечной фотоэлектрической фермы поддерживается накопителем энергии 2 МВтч, что обеспечивает постоянную подачу электроэнергии в сеть, избегая необходимости в резервной генерации. На Гавайях было реализовано почти 130 МВт-ч аккумуляторных систем хранения для предоставления услуг по сглаживанию солнечной фотоэлектрической и ветровой энергии.

Ожидается, что в глобальном масштабе использование накопителей энергии на развивающихся рынках будет увеличиваться более чем на 40% ежегодно до 2025 года.

Рисунок 1. Рост энергоемкости стационарных аккумуляторных батарей, 2017-2030 гг.

В настоящее время стационарные батареи для коммунальных предприятий доминируют в мировом накоплении энергии. Но к 2030 году ожидается, что маломасштабные аккумуляторы значительно увеличатся, дополняя приложения коммунального масштаба.

Батареи «за счетчиком» (BTM) подключаются за счетчиком коммунальных услуг коммерческих, промышленных или бытовых потребителей, в первую очередь с целью экономии на счетах за электроэнергию.Количество установок батарей BTM во всем мире растет. Это увеличение было вызвано снижением затрат на технологию аккумуляторов из-за растущего потребительского рынка и развития электромобилей (EV) и подключаемых гибридных электромобилей (PHEV), а также развертывания распределенной генерации возобновляемой энергии и развитие умных сетей. В Германии, например, 40% недавних солнечных фотоэлектрических систем на крышах были установлены с батареями BTM. Австралия стремится к 2025 году установить один миллион аккумуляторных батарей BTM, а в 2017 году в стране будет установлено 21000 систем.

Рис. 2. Услуги, предоставляемые аккумуляторными системами хранения BTM

В целом, общая емкость аккумуляторов в стационарных установках может увеличиться с текущей оценки 11 ГВтч до 180–420 ГВтч, т.е. в 17–38 раз.

Прочтите полные краткие обзоры инноваций IRENA по аккумуляторным батареям для коммунальных предприятий и аккумуляторным батареям за счетчиком.

Дополнительную информацию о перспективных технологиях можно найти в кратких обзорах IRENA Innovation Landscape: Enhibited Technologies

для возобновляемых источников энергии, сетевые аккумуляторы растут

Две дымовые трубы башни Моховой электростанции над заливом Монтерей.Видимые на многие мили вдоль этого живописного участка побережья Северной Калифорнии колонны высотой 500 футов венчают некогда крупнейшую электростанцию ​​Калифорнии — гигантский генератор, работающий на природном газе. Сегодня, когда Калифорния неуклонно движется к декарбонизации своей экономики, эти трубы простаивают, а завод в значительной степени законсервирован. Вместо этого объект вот-вот начнет новую жизнь в качестве крупнейшей в мире батареи, накапливая избыточную энергию, когда солнечные панели и ветряные электростанции вырабатывают электроэнергию, и возвращая ее в сеть, когда это не так.

Внутри огромного здания турбин в настоящее время готовится к работе 300-мегаваттная литий-ионная батарея, а еще одна 100-мегаваттная батарея будет запущена в 2021 году. Вместе они смогут разряжать электричество, достаточное для питания примерно 300 000 домов в Калифорнии. в течение четырех часов по вечерам, в периоды сильной жары и в другое время, когда спрос на энергию превышает предложение, по словам разработчика проекта Vistra Energy.

Это не единственные батареи большого размера, которые скоро будут работать на заводе Moss Landing.Дополнительные 182,5 мегаватт, производимые 256-мегапиксельными батареями Tesla, планируется начать подавать в электрическую сеть Калифорнии в середине 2021 года, и в конечном итоге планируется добавить мощность, достаточную для питания каждого дома в соседнем Сан-Франциско в течение шести часов, согласно Bay. Районное коммунальное предприятие Pacific Gas & Electric, которое будет владеть и эксплуатировать систему. В другом месте в Калифорнии в этом году в Сан-Диего был запущен проект хранилища мощностью 250 мегаватт, началось строительство системы на 150 мегаватт недалеко от Сан-Франциско, проект 100-мегаваттной батареи близится к завершению в Лонг-Бич, а ряд других находится на стадии завершения. на разных стадиях развития по всему штату.

California в настоящее время является мировым лидером по развертыванию аккумуляторных батарей большой емкости.

Благодаря стремительному падению цен и технологическому прогрессу, который позволяет батареям хранить все большее количество энергии, сетевые системы демонстрируют рекордный рост в США и во всем мире. Многие из достижений являются побочными эффектами гонки автомобильной промышленности за создание более компактных, дешевых и мощных литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. В США требования штата в отношении экологически чистой энергии, наряду с налоговыми льготами для систем хранения, которые работают в паре с солнечными установками, также играют важную роль.

Калифорния в настоящее время является мировым лидером в стремлении сбалансировать непостоянство возобновляемой энергии в электрических сетях с батареями большой емкости. Но остальной мир быстро следует их примеру. Недавно объявленные планы варьируются от 409-мегаваттной системы в Южной Флориде до 320-мегаваттной станции недалеко от Лондона, Англия, до 200-мегаваттной установки в Литве и 112-мегаваттной установки в Чили.

Массовое развертывание хранилищ могло бы преодолеть одно из самых больших препятствий на пути к возобновляемой энергии — ее цикличность между переизбытком, когда солнце светит или дует ветер, и нехваткой, когда солнце садится или идет ветер. По словам сторонников, сглаживая дисбаланс между спросом и предложением, батареи могут заменить «пиковые» электростанции, работающие на ископаемом топливе, которые работают на несколько часов в день, когда потребность в энергии резко возрастает. Эксперты говорят, что повсеместное хранение энергии является ключом к расширению охвата возобновляемых источников энергии и ускорению перехода к безуглеродной энергосистеме.

«Хранение энергии на самом деле является настоящим мостом в будущее экологически чистой энергии», — говорит Бернадетт Дель Кьяро, исполнительный директор Калифорнийской ассоциации солнечной энергии и накопителей.

Аккумуляторный склад в Фонтенелле недалеко от Дижона, Франция.ФИЛИПП ДЕМАЗ / AFP через Getty Images

Насколько быстро наступит это будущее, во многом зависит от того, насколько быстро будут продолжать падать затраты. По данным Управления энергетической информации США, цена на аккумуляторные батареи для коммунальных предприятий в Соединенных Штатах уже резко упала, упав почти на 70 процентов в период с 2015 по 2018 год. Столь резкое снижение цен стало возможным благодаря достижениям в химии литий-ионных аккумуляторов, которые значительно улучшили характеристики.Емкость энергии быстро увеличивалась, и батареи могут накапливать и разряжать энергию в течение еще более длительных периодов времени. Конкуренция на рынке и рост производства аккумуляторов также играют важную роль; Согласно прогнозу Национальной лаборатории возобновляемой энергии США, средние затраты на литий-ионные батареи упадут еще на 45 процентов в период с 2018 по 2030 год.

«Мы почти полностью опираемся на развитие технологии литий-ионных аккумуляторов, в основе которой лежат электромобили и бытовая электроника», — говорит Рэй Хоэнштайн, директор по рыночным приложениям компании Fluence, поставщика технологий хранения энергии с проектами хранения почти 1 гигаватт (1000 мегаватт) будет введен в эксплуатацию в Калифорнии в течение года.По словам Хохенштейна, деньги, вложенные в исследования этих приложений, снижают расходы по всем направлениям. «Это похоже на то, что мы видели с солнечными батареями».

В Калифорнии падение цен на аккумуляторы в сочетании с агрессивным стремлением штата к безуглеродной электросети к 2045 году привело к появлению большого количества проектов по хранению. Законопроект 2013 года установил цель — 1,325 гигаватт хранилища, которые должны быть введены в эксплуатацию для энергосистемы штата к 2020 году. По данным California Public, в настоящее время утверждены проекты на 1,5 гигаватта, в том числе уже установлено более 500 мегаватт. Коммунальная комиссия.Хотя нет точной цифры того, сколько хранилищ потребуется Калифорнии для достижения своей цели по безуглеродному использованию — это количество зависит от будущего сочетания технологий, использования энергии и других изменяющихся факторов — по некоторым оценкам, по меньшей мере 30 гигаватт в масштабе коммунального предприятия хранилище потребуется к 2045 году.

В США в этом году было установлено рекордное хранилище емкостью 1,2 гигаватта.

Когда гигантский проект Moss Landing будет полностью запущен в середине 2021 года, он более чем вдвое увеличит объем хранилищ энергии в Калифорнии.Несколько других штатов также сейчас приступают к реализации крупных проектов по хранению энергии. Среди них: проект Ravenswood в Нью-Йорке мощностью 316 мегаватт позволит обеспечить электроэнергией более 250 000 домов на срок до восьми часов, заменив две газовые электростанции в районе Куинс города Нью-Йорка. А 409-мегаваттная система Manatee, запланированная для Южной Флориды, будет заряжаться от соседней солнечной электростанции. Предприятие, которое компания Florida Power & Light рекламирует как крупнейшую в мире систему солнечных батарей, заменит два устаревших блока, работающих на природном газе.

По данным Wood MacKenzie, исследовательской и консалтинговой компании Wood MacKenzie, по всей стране в этом году было установлено рекордное количество хранилищ — 1,2 гигаватта. Прогнозируется, что это число резко вырастет в течение следующих пяти лет и вырастет почти до 7,5 гигаватт в 2025 году. Келли Спикс-Бэкман, генеральный директор Ассоциации хранения энергии США, говорит, что добавление аккумуляторов увеличилось вдвое в 2020 году и, вероятно, утроилось бы, если бы оно было. не из-за замедления темпов строительства, вызванного пандемией Covid-19.

Несмотря на свое лидерство в развитии возобновляемых источников энергии, Европа медленнее осваивает системы хранения. «В целом Европа немного более консервативна», — говорит Даниэле Гатти, аналитик IDTechEx, британской исследовательской фирмы, специализирующейся на новых технологиях. Развитию накопителей энергии в Европе препятствует ограничительный рынок электроэнергии, на котором доминируют государственные аукционы, которые, как правило, занижают стоимость накопителей. Тем не менее, некоторые проекты по созданию больших батарей сейчас обретают форму, в том числе система Gateway мощностью 320 мегаватт, которая будет построена в новом портовом комплексе недалеко от Лондона.

Hornsdale Power Reserve, хранилище аккумуляторов мощностью 100 мегаватт в Южной Австралии. Кредит: Tesla

.

В глобальном масштабе Gatti прогнозирует быстрый рост накопителей энергии, достигнув 1.2 тераватта (1200 гигаватт) в течение следующего десятилетия. К ключевым игрокам относится Австралия, которая в 2017 году стала первой страной, которая установила в своей сети крупную аккумуляторную батарею со 100-мегаваттным запасом энергии Хорнсдейла, и теперь планирует добавить еще 300 мегаватт возле Виктории. Новая система будет распределять электроэнергию между штатами по мере необходимости, максимизируя эффективность существующей инфраструктуры передачи и уменьшая потребность в строительстве новых линий электропередач, которые большую часть времени будут простаивать.Подобные проекты реализуются в Германии и других странах, что подчеркивает растущую роль аккумуляторов как инструментов передачи.

И Саудовская Аравия только что объявила о планах превзойти Moss Landing как крупнейшую в мире батарею с массивной солнечной батареей и накопительной системой на западном побережье страны. Объект будет обеспечивать 100-процентную возобновляемую энергию в любое время суток для курортного комплекса из 50 отелей и 1300 домов, строящихся на берегу Красного моря.

В недавнем отчете делается вывод, что большинство электростанций, работающих на ископаемом топливе, в США.Срок службы S. завершится к 2035 году, эксперты говорят, что время для быстрого роста в области хранения энергии в промышленных масштабах уже близко. Йи Чжоу, специалист по системам возобновляемой энергии из Bloomberg NEF, говорит, что возобновляемые источники энергии в сочетании с аккумуляторными батареями уже являются экономически жизнеспособной альтернативой строительству новых газовых электростанций. Сочетание производства электроэнергии с накоплением особенно хорошо работает с солнечной энергией, которая обычно следует предсказуемой повседневной схеме. В США расходам также способствовал федеральный инвестиционный налоговый кредит — 30-процентная налоговая скидка для новых солнечных установок.Фактически, говорит Чжоу, по мере того, как в сеть поступает больше солнечной энергии, стоимость эксплуатации газовых станций фактически возрастает.

Батареи начинают достигать размера, который позволяет возобновляемым источникам энергии заменять генераторы природного газа среднего размера.

«Это в основном потому, что теперь они вынуждены намного чаще переключаться между циклами из-за проникновения солнечной энергии», — говорит Чжоу. «Это увеличивает износ и сокращает срок их службы».

Батареи

даже начинают достигать размера — около 200 мегаватт — что позволяет возобновляемым источникам энергии заменять малые и средние генераторы природного газа, говорит Хоэнштайн.«Теперь мы можем по-настоящему создавать эти гибридные ресурсы — солнечную, накопительную, ветряную — и выполнять ту работу, которую традиционно выполняли электростанции, работающие на ископаемом топливе», — говорит Хоэнштайн, чья компания наблюдает всплеск интереса к таким крупным проектам.

Добавление хранилищ также делает возобновляемые источники энергии более прибыльными, говорит Уэсли Коул, энергетический аналитик Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. «Одна из проблем возобновляемых источников энергии заключается в том, что чем больше вы подключаете к сети, тем больше снижается ее ценность», — говорит Коул.Хранение помогает справиться с этим, впитывая избыточную энергию, которая была бы потеряна в середине дня, когда спрос на электроэнергию ниже, и перемещая ее в то время, когда она более ценная.

В то время как накопители энергии процветают на дорогостоящих рынках, таких как Калифорния, цены на аккумуляторы все еще должны снижаться, чтобы обеспечить широкомасштабное глобальное развертывание. В США сторонники надеются, что новая администрация Байдена будет проводить более благоприятную энергетическую политику, включая продление инвестиционного налогового кредита, который снижается до 10 процентов для коммерческих солнечных систем и заканчивается для бытовых солнечных систем в 2022 году, а также распространяет льготы на автономные системы. место хранения.

Как Байден может направить США на путь к безуглеродной электроэнергии. Прочитайте больше.

Однако аналитики оптимистично полагают, что даже без дополнительных стимулов цены на аккумуляторные батареи в конечном итоге упадут до уровня, достаточного для повсеместного использования накопителей энергии.

«Мы видим, что хранилище играет важную роль в каждом будущем, на которое мы смотрим», — говорит Коул. «И не один или два гигаватта… а десятки или сотни гигаватт».

PGE и NextEra продвигают инновационный гибридный проект, который сочетает в себе энергию ветра, солнечной энергии и батарей

Портлендская компания General Electric (PGE) на этой неделе объявила о начале коммерческой выработки электроэнергии на предприятии по производству возобновляемой энергии в Уитридже в Восточном Орегоне.Wheatridge — это совместный проект PGE и дочерней компании NextEra Energy Resources, который сочетает в себе энергию ветра, солнца и аккумуляторов, что, по словам PGE, является одним из первых для страны.

Ветряная электростанция мощностью 300 мегаватт, расположенная к северо-востоку от Лексингтона в округе Морроу, штат Орегон, в настоящее время завершена и обеспечивает электроэнергией потребителей PGE. Строительство 50-мегаваттных солнечных батарей и 30-мегаваттных батарей будет завершено к концу 2021 года.

Ветряная электростанция Уитриджа вырабатывает электроэнергию с помощью 120 ветряных турбин производства GE.На объекте используются агрегаты мощностью 2,3 и 2,5 МВт. Окончательный выбор конкретного оборудования, которое будет использоваться на соответствующей солнечной ферме и хранилище аккумуляторов, еще не завершен.

Электроэнергия от проекта будет доставлена ​​клиентам PGE в Портленде и северной части Уилламетт-Вэлли через новую линию электропередачи, построенную Umatilla Electric Cooperative, которая соединяет Уитридж на местном уровне с региональной высоковольтной сетью Bonneville Power Administration.

Этот новый объект будет играть важную роль в достижении недавно установленной компанией PGE цели по нулевым чистым выбросам парниковых газов к 2040 году.

«Важное общественное мероприятие, такое как Уитридж, требует командной работы, и я счастлив, что на протяжении многих лет объединился с PGE, Umatilla Electric, округ Морроу, фермерами, такими как Джерри Ритманн, и всеми местными чиновниками, чтобы помочь этому захватывающему проекту Восточного Орегона осуществить любые препятствия », — сказал сенатор США Рон Уайден. «Последние хорошие новости о ветряных электростанциях в рамках этого инновационного проекта в области возобновляемых источников энергии будут иметь огромные преимущества, когда речь идет как о противодействии климатическому кризису, так и о создании хороших рабочих мест в сельской местности.”

С добавлением ветряной электростанции Уитридж, портфель ветроэнергетических установок PGE теперь составляет более 1000 мегаватт (один гигаватт) номинальной мощностью, которую можно получить от пяти ветряных электростанций на северо-западе, находящихся в собственности или заключенных по контракту. По завершении строительства хранилища солнечных батарей и аккумуляторов станут одними из крупнейших в Орегоне.

«Клиенты хотят и ожидают более чистых и экологически чистых источников энергии», — сказала Мария Поуп, президент и генеральный директор PGE. «Это захватывающий шаг на пути к освоению этого важного ресурса, который дополняет наш растущий портфель ветроэнергетики.Мы глубоко ценим партнерство, которое делает возможным проект Wheatridge, с NextEra и с командами по передаче электроэнергии в Bonneville Power Administration и Umatilla Electric Cooperative ».

Во время строительства ветряной электростанции в Уитридже было создано до 300 рабочих мест; на строительстве солнечных станций и хранилищ будет задействовано до 175 рабочих. После того, как все три компонента будут полностью введены в эксплуатацию, на комбинированных объектах будут работать около 10 штатных сотрудников.

«Наше долгосрочное партнерство с PGE создало рабочие места для семейного заработка в нашем сообществе и принесло инновации в области экологически чистой энергии, такие как энергетический объект Уитриджа», — сказал Райан Нил, генеральный менеджер порта Морроу. «Это делает наш регион более привлекательным, конкурентоспособным и желанным для жителей и бизнеса».

Собственность и строительство

Первые работы по развитию проекта ветряной электростанции были выполнены компанией Swaggart Wind Power, LLC, дочерней компанией MAP® Energy.NextEra Energy Resources приобрела права на разработку и вместе с PGE расширила объем проекта, включив в него солнечную генерацию и аккумуляторы.

PGE теперь владеет 100 мегаватт ветроэнергетического проекта. Дочерняя компания NextEra Energy Resources владеет балансом проекта и будет продавать свою продукцию компании PGE в соответствии с 30-летними соглашениями о покупке электроэнергии. Дочерняя компания NextEra Energy Resources строит и будет эксплуатировать комбинированный объект.

PGE планирует инвестировать около 155 миллионов долларов в свою часть проекта.

Аккумулятор

сохраняет энергию ветра или солнца для энергосистемы

В 1990-х годах коммерциализация литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов открыла новую эру инноваций. Этот революционный источник питания позволил разрабатывать новые продукты, начиная от мобильной бытовой электроники и заканчивая электромобилями и сложными военными и медицинскими приложениями. Сегодня литий-ионные батареи по-прежнему играют фундаментальную роль в сотнях продуктов, которые ежедневно затрагивают нашу жизнь.

По иронии судьбы, многие продукты, которые стали возможны благодаря этому революционному источнику питания, теперь предъявляют требования, которые раскрывают ограничения литий-ионных аккумуляторов. Сегодня потребители ожидают, что следующее поколение устройств, носимых устройств и других продуктов будет меньше, безопаснее и долговечнее. Литий-ионные аккумуляторы создают несколько проблем для инженеров-конструкторов, которым поручено разработать новую волну миниатюрной бытовой электроники.

Для этих небольших приложений серебро-цинк оказывается чрезвычайно привлекательной альтернативой литий-ионным батареям и батареям другого химического состава.Это особенно актуально для производителей и инженеров-конструкторов, которые занимаются четырьмя ключевыми областями:

  • Плотность энергии и время работы
  • Безопасность
  • Нормативно-правовая сложность
  • Срок службы прибора и право на ремонт

В этих важнейших областях серебро-цинк обеспечивает атрибуты, необходимые для разработки более безопасных, долговечных и более прочных миниатюрных продуктов.

Плотность энергии: больше энергии в меньшем пространстве

В то время как литий-ионный источник питания по-прежнему будет предпочтительным для многих продуктов, производители, сталкивающиеся с потребностями в устройствах меньшего размера, найдут желанную альтернативу в серебре и цинке.Из-за своей конструкции серебро-цинк обеспечивает более высокую плотность энергии в элементах небольшого размера — свойство, на которое Li-ion не может претендовать.

Серебро-цинк имеет такую ​​же плотность энергии, что и литий-ионные батареи размером более 250 мм. 3 . Реальное преимущество серебра и цинка становится очевидным в устройствах, требующих батарей меньшего размера. Поскольку доступное пространство сжимается, плотность энергии литий-иона резко падает из-за его намотанной конструкции типа «желеобразный валик», полости оправки и более низкой плотности тока электродов (рис.1) .

1. Благодаря плоской конструкции серебряно-цинковых батарей плотность энергии остается пропорциональной при уменьшении размера. Наличие полости оправки в литий-ионных батареях означает, что при уменьшении размера батареи активный материал составляет пропорционально меньшую площадь батареи. В результате плотность энергии существенно снижается.

При уменьшении размера серебряно-цинковые батареи обеспечивают более высокие значения плотности энергии и более длительное время работы, чем любые другие батареи в том же диапазоне объемов (3) (Рис.2) . Например, ZPower разработала микробатареи с плотностью около 340 ватт-часов на литр (Втч / л) при размере 156 мм. 3 . При запланированном увеличении использования электродов эти микробатареи будут иметь удельную энергию 370 Втч / л к концу 2019 года и 400 Втч / л в 2021 году.

2. По мере уменьшения объема микробатареи серебро-цинк сохраняет высокую плотность, в то время как плотность энергии литий-ионных аккумуляторов быстро падает.

Безопасность: решение проблемы, связанной с горячей промышленностью

В последние годы инциденты, связанные с безопасностью литий-ионных аккумуляторов, привлекли внимание как средств массовой информации, так и юридических лиц: мобильные телефоны перегреваются, ноутбуки начинают таять.Эти истории более чем анекдотичны. В результате взрыва литий-ионных аккумуляторов в устройствах для электронных сигарет более 2000 человек были отправлены в отделения неотложной помощи за последние два года. По данным FAA, в 2018 году в результате возгорания литий-ионных аккумуляторов один коммерческий рейс в США был остановлен примерно каждые 10 дней.

Хотя выход из строя литий-ионных аккумуляторов маловероятен, с увеличением количества устройств с литий-ионным питанием на рынке даже небольшая частота отказов может иметь серьезные последствия.В 2006 году инцидент с поломкой 1 из 200 000 вызвал отзыв почти шести миллионов устройств, когда микроскопические частицы металла вступили в контакт с другими частями аккумуляторной батареи, что привело к короткому замыканию. Отзыв об этом не только влияет на прибыльность производителя, но также может вызвать у потребителей опасения по поводу качества и безопасности продукции бренда.

В серебряно-цинковых батареях используется химический состав на водной основе, который не представляет опасности возгорания или перегрева. Это особенно актуально в таких приложениях, как носимые, наушники, медицинские устройства, военные устройства на теле и другие технологии, которые находятся в тесном контакте с пользователем.

Безопасность химического соединения серебра и цинка также обеспечивает преимущества конструкции. Серебряно-цинковые батареи не требуют дополнительных цепей безопасности, необходимых для всех литий-ионных батарей. Это освобождает ценное пространство для дизайна, что, в свою очередь, позволяет создавать устройства меньшего размера.

Правила доставки: серебро-цинк получает свои крылья

Размер и безопасность — не единственные недостатки литий-ионных аккумуляторов для производителей. Из-за своего химического состава литий-ионный аккумулятор также создает препятствия, которые могут повлиять на доставку, стоимость и удобство.

Недавние правила перевозки наложили существенные ограничения на транспортировку литий-ионных аккумуляторов. При отгрузке оптом небольшие литий-ионные аккумуляторы классифицируются как опасные грузы и могут нести не более 30% заряда во время авиаперевозки. Это может привести к разрядке батарей, что, в свою очередь, может повлиять на производительность устройства после установки. Правила транспортировки литий-ионных аккумуляторов также включают множество требований к упаковке, маркировке и обращению.

Ограничения сохраняются в отношении небольших партий и бывших в употреблении устройств.Например, поврежденные литий-ионные батареи нельзя отправлять по воздуху ни при каких обстоятельствах, что может привести к задержкам и неудовлетворенности клиентов, возвращающих устройство для ремонта. Это может быть еще большей проблемой для тех, у кого есть военное и медицинское оборудование, которое может срочно нуждаться в замене или ремонте. Ограничения на доставку литий-ионных аккумуляторов распространяются даже на потребительский уровень. Федеральные правила запрещают авиапассажирам путешествовать с запасными или сменными батареями в зарегистрированном багаже.

Вскоре к транспортировке литий-ионных аккумуляторов могут быть предъявлены дополнительные требования для дальнейшего устранения опасностей от дыма, огня, горючих газов или взрыва, когда элемент в упаковке подвергается тепловому разгону.

В отличие от серебра и цинка никаких ограничений на транспортировку или транспортировку не накладывает. Поскольку они менее токсичны и негорючие, серебристо-цинковые батареи рассматриваются в том же свете, что и другие щелочные батареи. Они могут быть доставлены по всему миру без ограничений или специальной упаковки.Это не только улучшает время отклика и удобство, но также снижает риски, затраты и логистическую сложность в цепочке поставок.

Срок службы устройства: серебро-цинк преодолевает расстояние

Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов влияют не только на способ транспортировки аккумуляторов, но и на конструкцию устройств. Дизайнеры делают невозможным разборку продуктов, чтобы защитить потребителей от травм из-за литий-ионных батарей внутри них. Устройства, разработанные таким образом, не могут быть отремонтированы кем-либо, кроме производителя, если они вообще могут быть отремонтированы.

Дело в том, что все батареи начинают терять емкость при первой зарядке, и эта потеря емкости продолжается с каждым циклом зарядки. Каждый, кто владеет мобильным телефоном с литий-ионным питанием, сталкивался со временем, когда эта батарея разряжалась. Клиенты, владеющие устройствами с батареями, которые больше не держат заряд, должны отправить свое устройство обратно и оплатить замену батареи, если это возможно, или приобрести новое устройство.

Фактически, проблемы, порождаемые этим методом проектирования, достигли такого уровня видимости, что теперь вмешивается правительство.Восемнадцать штатов ввели законодательство, касающееся «права пользователей на ремонт» своих электронных устройств. Самая крайняя форма законодательства была принята в штате Вашингтон, где в настоящее время рассматривается законопроект, полностью запрещающий продажу электронных устройств, у которых нет легко снимаемых батарей.

Серебряно-цинковые батареи негорючие и работают от более низкого напряжения, чем литий-ионные. Следовательно, с ними безопасно обращаться и меньше рисков при проглатывании или проглатывании.Из-за их безопасности серебряно-цинковые батареи также могут быть сконструированы так, чтобы их можно было снимать с устройства и, таким образом, заменять потребитель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *