Pitkän{0}}keston energian varastointi (LDES) viittaa energian varastointijärjestelmiin, jotka voivat toimittaa sähköä pitkiä aikoja eikä vain minuutteja tai tunteja. Yhdysvaltain energiaministeriö (DOE) määrittelee tällä hetkellä LDES:n varastoksi, joka pystyy toimittamaan sähköä10 tuntia tai enemmän. Muut tutkimus-, politiikka- ja markkinakehykset käyttävät erilaisia rajoja, joten kestoa tulisi käsitellä projektin vaatimuksena eikä yleisenä merkinnänä.
Käytännön kysymys ei ole siitä, onko jokin teknologia "paras LDES-tekniikka". Kyse on siitä, pystyykö varastojärjestelmä toimittamaan tarvittavan tehon vaaditun ajan hyväksyttävällä-elinkaarikustannuksilla käytettävissä olevalla paikalla riskiprofiililla, jota projekti voi rahoittaa ja käyttää.
Tämä opas vertailee tärkeimpiä LDES-teknologiaperheitä, selittää, kuinka kesto lasketaan, osoittaa, missä pidempi varastointi voi luoda arvoa, ja tarjoaa päätöksentekokehyksen sähkölaitoksille, uusiutuvien energialähteiden kehittäjille, mikroverkoille ja teollisuuden energiankäyttäjille.
Mitä on pitkä{0}}energian varastointi?
LDES on energian varastointijärjestelmä, joka on suunniteltu purkamaan varastoitua energiaa pitkäksi aikaa. DOE:n nykyinen ohjelmamäärittely käyttää kynnystä10 tuntia tai enemmän. Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) huomauttaa kuitenkin, että pitkäkestoinen{1}}varastointi ei ole yksi staattinen raja teollisuuden ja tutkimuksen välillä. Siksi tarkka tuntimäärä on sidottava käyttöongelmaan.
DOE käyttää myös havainnollistavaa lähetyskehystä, joka erottaa varastoinnin lyhyen-keston,-päivän, usean- päivän ja kausiluonteisiin sovelluksiin. Siinä puitteissa lyhyt-kestoinen tallennus on 0–10 tuntia, -päivien välinen LDES on 10–36 tuntia, usean päivän LDES on 36–160 tuntia ja kausivaihtelu alkaa yli 160 tuntia. Nämä kaistat ovat hyödyllisiä järjestelmän suunnittelussa, mutta ne eivät ole yleisiä teknologiarajoja.
| Kestokaista | Arvioitu purkauksen kesto | Tyypillinen suunnittelutarve |
|---|---|---|
| Lyhyt kesto | 0-10 tuntia | Päivänsisäiset siirrot, ruuhkahuippujen hallinta, nopeat verkkopalvelut |
| Inter-päivä LDES | 10-36 tuntia | Yön tai seuraavan{0}}päivän energian siirto |
| Usean{0}}päivän LDES | 36-160 tuntia | Pidentyneet uusiutuvat puutteet ja pitkittyneet korkeat netto{0}}kuormitusajat |
| Kausivaihtelu | 160+ tuntia | Erittäin pitkät varastointivälit, jolloin energiaa on ehkä oltava saatavilla päiviä tai pidempään |
Lukijat, jotka tarvitsevat selkeämmän eron tehon ja varastoidun energian välillä, sivustonkW vs. kWh ohjeselittää saman suhteen pienemmässä mittakaavassa.
Miten energian varastoinnin kesto lasketaan?
Varastoinnin kesto yhdistää järjestelmän käyttökelpoisen energiakapasiteetin sen purkaustehoon:
Varastoinnin kesto=käyttökelpoinen energiakapasiteetti (MWh) ÷ purkausteho (MW)
Esimerkiksi hankkeen, jonka käyttöenergiaa on 1000 MWh ja purkausteho 100 MW, teoreettinen kesto on:
1 000 MWh ÷ 100 MW=10 tuntia
Tämä yksinkertainen laskelma on lähtökohta, ei täydellinen suoritustakuu. Todelliseen käyttöaikaan voivat vaikuttaa latauksen tilarajat--, lisäkuormitukset, muunnoshäviöt, lämpötila, huononeminen, vähimmäiskäyttötasot ja se, pitääkö projektin säilyttää varausmarginaali.
Tällä erolla on merkitystä hankinnoissa. Projektissa tulee määritellä vaadittukäyttökelpoinenMWh asiaankuuluvalla tehotasolla ja käyttöolosuhteissa sen sijaan, että luottaisi vain nimellisenergian arvoon.
Miksi pitkään{0}}energian varastointia tarvitaan?
LDES:n syynä on energiaepätasapaino, joka kestää kauemmin kuin perinteinen lyhytkestoinen{0}}varastointi voi kattaa taloudellisesti tai toiminnallisesti. Aurinkoenergian tuotanto voi ylittää kysynnän keskellä päivää ja laskea nollaan auringonlaskun jälkeen. Tuulen teho voi pysyä heikkona useita tunteja tai joissakin järjestelmissä useita päiviä. Teollisuustyöpaikat ja mikroverkot saattavat myös joutua ylittämään sähkökatkoksia tai polttoainerajoituksia, jotka ylittävät tyypillisen neljän tunnin{4}}akun.
Uusiutuvan energian siirtäminen illan huipun yli
Neljän-tunnin akku voi sopia hyvin myöhään-iltapäivän aurinkoenergian siirtämiseen iltaan. Jos tarvittava vuoro ulottuu yön yli tai seuraavaan aamuun, projekti tarvitsee paljon enemmän energiakapasiteettia samalle MW teholle. Tällöin tekniikat, joilla on alhaisemmat energian{4}}rajakustannukset, pitkä käyttöikä tai suuret säiliöt, voivat tulla kilpailukykyisemmiksi.
Sama toimintalogiikka päteekuorman siirto energian varastoinnin kanssa: Varastoinnin arvo riippuu kuormituksen muodosta ja kestosta sekä hintahajoamisesta, ei pelkästään MWh:n lisäämisestä.
Kapasiteetin ja verkon luotettavuuden tukeminen
Sähköjärjestelmät tarvitsevat tarpeeksi luotettavaa kapasiteettia palvellakseen kysyntää, kun vaihtuva tuotanto on vähäistä. LDES voi vaikuttaa, kun korkea netto{1}}kuormitusjakso kestää pidempään kuin lyhyt huippu, mutta kapasiteetin arvon määrä riippuu paikallisesta järjestelmästä, sääkorrelaatiosta, lähetyksestä, markkinasäännöistä ja todennäköisyydestä, että varastoitua energiaa on edelleen saatavilla tarvittaessa.
Pidempi kesto on siksi hyödyllinen vain, kun järjestelmäongelma on todella pitkä. 20 tunnin omaisuus ei luo lisäarvoa, jos sovellus tarvitsee jatkuvasti vain neljä tuntia.
Uusiutuvan energian rajoitusten vähentäminen
Varastointi voi kerätä sähköä, joka muuten rajoittuisi ja purkaa sen myöhemmin. Mahdollisuus kasvaa, kun uusiutuvan ylitarjonnan ja suuren kysynnän jaksot eroavat toisistaan monta tuntia. Tätä käyttötapausta harkitsevien apuohjelmien tulisi arvioida LDES-tekniikkaa lähetyksen laajentamisen, joustavan kysynnän, sukupolvenvaihdosten ja perinteisen lyhyemmän{2}}kestoisen tallennustilan ohella sen sijaan, että säilyttäisivät tallennustilan ainoana vaihtoehtona.
Kestävyys mikroverkoille ja kriittisille kuormille
Pidempi varastoidun{0}}energian kesto voi tukea etäverkkoja, teollisuustiloja, kampuksia, datakeskuksia ja kriittistä infrastruktuuria pitkien keskeytysten aikana. Se ei itsessään luo varmuuskopiointikykyä. Kimmoisa malli vaatii myös asianmukaiset invertterit tai tehonmuuntolaitteet, säätimet, eristyskyvyn, suojauksen, mustan-käynnistysstrategian tarvittaessa ja määritellyn varauskäytännön.
Katso sivusto{0}}tason arkkitehtuuri oppaastamicrogrid-akun varastointijärjestelmän suunnittelu.
Pitkän{0}}energian varastoinnin päätyypit
LDES kattaa useita teknologiaperheitä. DOE:n Storage Innovations 2030 -ohjelma arvioi sähkökemiallisia, mekaanisia, lämpö- ja kemiallisia lähestymistapoja, kun taas IEEE:n meneillään oleva P1679.5-projekti kehittää ohjeita pitkäkestoisten varastointitekniikoiden objektiiviseen arviointiin kiinteissä sovelluksissa. Elokuusta 2026 alkaen P1679.5 onAktiivinen PAR, ei julkaistu lopullinen IEEE-standardi.
Flow-akut
Flow-akut varastoivat aktiiviset materiaalit nestemäisiin elektrolyytteihin, joita pidetään ulkoisissa säiliöissä ja kierrättävät niitä sähkökemiallisten pinojen läpi. Niiden arkkitehtuuri mahdollistaa energiakapasiteetin ja teholaitteiden skaalauksen itsenäisemmin kuin monissa tavanomaisissa akkujärjestelmissä. Vanadiini-pelkistysvirtaus on tunnetuin kaupallinen kemia, mutta kehitteillä on myös muita vesipitoisia ja ei--vesikemiallisia aineita.
Tämä erotus energiasäiliön ja tehopinon välillä on houkutteleva pitkän-kiinteän varastoinnin kannalta, varsinkin kun toistuva pyöräily ja pitkä käyttöikä ovat tärkeitä. Kompromisseihin kuuluvat pumput, säiliöt, elektrolyyttihallinta, jalanjälki, järjestelmäintegraatio ja toimitusketju, joka on vähemmän kypsä kuin litium-ioni.
DOE:n vuoden 2023 virtaus-akun arvioinnissa 100 MW/10{5}}tunnin vanadiinivirtausjärjestelmässä käytettiin 65 %:n edestakaisen-matkan tehokkuutta ja 10 000 jakson elektrolyyttipohjaa. Nämä ovat arviointipanoksia, eivät yleisiä toimittajan määrityksiä, mutta ne havainnollistavat, miksi elinkaaren käyttöikä ja energiakapasiteetin skaalaus voivat olla yhtä tärkeitä kuin huipputehokkuus LDES-taloudessa.
Pumpattu{0}}varastovesivoima
Pumpattu{0}}varastovesivoima (PSH) siirtää vettä eri korkeuksilla olevien säiliöiden välillä. Sähköä käytetään veden pumppaamiseen ylöspäin; kun sähköä tarvitaan, vesi virtaa takaisin turbiinien läpi tuottamaan sähköä.
PSH on vakiintunein apuväline-pitkän mittakaavan-tallennusteknologia. DOE raportoi, että pumppuvarastointi edustaa tällä hetkellä hallitsevaa osuutta Yhdysvaltojen hyötykäyttöisten -mittakaavaisten energian-varastointikapasiteetista, ja kuvailee sitä hallitsevaksi kaupallistetuksi teknologiaksi pitkäkestoiseen varastointiin. PNNL:n standardoitu 100 MW/10{12}}tunti vertailu käytti noin 80 % edestakaisen matkan hyötysuhdetta ja PSH:n 60 vuoden kalenterin käyttöikää.
Rajoitus on sijoittaminen. Teknisesti houkutteleva projekti tarvitsee edelleen sopivan korkeuden, säiliökonfiguraation, vesistrategian, geotekniset olosuhteet, lähetyksen pääsyn, ympäristökatselmuksen ja kehitysaikataulun, joka voi olla paljon pidempi kuin modulaaristen akkujen kohdalla.
Konkreettisen mittakaavan esimerkkinä Dominion Energyn Bath Countyn pumppuasemalla Virginiassa on 3 003 MW:n tuotantokapasiteetti, ja se on toiminut kaupallisesti vuodesta 1985 lähtien. Se osoittaa PSH:n mahdollistaman mittakaavan ja pitkäikäisyyden, mutta myös paikkakohtaisen siviiliinfrastruktuurin.
Paineilmaenergian varastointi-
Paineilmaenergian varastointi (CAES) käyttää sähköä puristamaan ilmaa varastointia varten ja laajentaa myöhemmin ilmaa sähköntuotantoprosessin avulla. Joissakin malleissa käytetään maanalaisia suolaluolia tai muita sopivia geologisia muodostumia, kun taas uudemmat konseptit pyrkivät vaihtoehtoisiin aluksiin tai kehittyneisiin termodynaamisiin sykleihin.
CAES voi tarjota suuren energiakapasiteetin ja pitkän käyttöiän, mutta sen taloudellisuus ja ympäristöprofiili riippuvat voimakkaasti laitoksen suunnittelusta. Perinteiset diabaattiset järjestelmät voivat käyttää polttoainetta tyhjennyksen aikana, kun taas kehittyneillä adiabaattisilla tai isotermisillä konsepteilla pyritään vähentämään tai välttämään tätä vaatimusta. Geologinen varastointi voi myös tehdä sijoittamisesta ratkaisevan rajoitteen.
Lämpöenergian varastointi
Lämpövarastointi muuntaa energian lämmöksi tai kylmäksi ja varastoi sen materiaaleihin, kuten sulaisiin suoloihin, kiviin, hiekkaan, veteen, faasi{0}}muutosmateriaaleihin tai muihin väliaineisiin. Varastoitua lämpöenergiaa voidaan käyttää suoraan teollisuuslämpöön, kaukoenergiaan, jäähdytykseen tai muuntaa takaisin sähköksi.
Suora lämpökäyttö voi olla erityisen houkuttelevaa, koska se välttää tarpeettoman muuttamisen takaisin sähköksi. Sähkön---lämpövarastointi voi palvella pidempään-kestoisia verkkosovelluksia, mutta tehokkuus ja laitoksen kokoonpano vaihtelevat huomattavasti tekniikan mukaan. Tästä syystä "lämpövarastoinnin tehokkuutta" ei pitäisi koskaan mainita yhtenä yleisenä numerona.
Vedyn ja muiden kemikaalien varastointi
Sähköä voidaan muuntaa vedyksi elektrolyysin avulla, varastoida ja myöhemmin käyttää polttokennossa, turbiinissa, moottorissa, teollisuusprosessissa tai muussa loppukäytössä. Kemialliset energian kantajat ovat erityisen tärkeitä silloin, kun varastoinnin kesto venyy hyvin pitkäksi tai kun projekti arvostaa sähkön varastoinnin lisäksi -sektorin käyttöä.
Tärkein kompromissi{0}}on muunnostehokkuus. PNNL:n vuoden 2022 standardoidussa vertailussa käytettiin noin 31 %:n edestakaisen -matkan hyötysuhde kaksisuuntaisessa vedyn varastointikokoonpanossa, mikä on paljon alhaisempi kuin litium-ioni tai pumpattu vesi. Mahdollinen etu ei ole tehokkuus; se on kyky varastoida suuria määriä energiaa pitkiä aikoja, kun tallennusväline ja infrastruktuuri ovat sopivia.
Litium-ioni- ja muut akut
Litium{0}}-ionia ei ole suljettu pois LDES:stä. Litium-ioni kuvaa kemiaa; LDES kuvaa keston ja sovelluksen. Litium-ionijärjestelmä voidaan suunnitella vähintään 10 tunniksi, vaikka taloudellisuus, lisäys, lämmönhallinta, hajoaminen, jalanjälki ja takuuehdot tulevat yhä tärkeämmiksi energian keston pidentyessä.
PNNL:n standardoitu 100 MW/10{2}}tunti vertailu sijoitti litium--ioni-LFP:lle ja NMC:lle noin 84 %:n edestakaisen{5}}matkatehokkuuden, mikä on korkeampi kuin saman tietojoukon virtausakku- ja vetykokoonpanot. Tämä suorituskykyetu on tärkeä, mutta se ei takaa alhaisinta LCOS:ää jokaiselle käyttöjaksolle.
Laajempi kemian vertailu, katsoerilaisia akkutyyppejä energian varastointiin.
LDES-tekniikoiden vertailu
Alla oleva taulukko on päätöksen viite, ei toimittajan määrityslomake. Kestoalueet ovat sovelluskohtaisia-, ja tehokkuus- ja käyttöikäluvut tulee verrata tarkan järjestelmän suunnitteluun. Kun numeeriset hyötysuhdearvot on esitetty, ne viittaavat PNNL:n standardoituun 100 MW/10 tunnin vertailuun vuoden 2022 arvioinnista, jossa käytettiin 2021 aikakauden tehosyötteitä. PNNL ylläpitää nyt päivitettyäEnergian varastoinnin kustannus- ja suorituskykytietokantanykyisille kustannuksille ja suorituskyvylle.
| Tekniikka | Kesto sopii | Havainnollistavaa meno-paluu{0}}tehokkuutta | Kypsyys | Pääasiallinen sijoitus- tai suunnittelurajoitus | Parhaan{0}}soveltuvuuden huomioita |
|---|---|---|---|---|---|
| Litium{0}}ioni-akut | Tunnista 10+ tuntiin, kun talous tukee lisättyä energiakapasiteettia | Noin 84 % PNNL:n standardoidussa 10 tunnin vertailussa | Erittäin kypsä valmistus- ja projektiekosysteemi | Lisäys, lämmönhallinta, turvallisuussuunnittelu, energia{0}}kapasiteettikustannukset | Projektit, joissa arvostetaan modulaarista käyttöönottoa, nopeaa reagointia, korkeaa tehokkuutta ja vakiintuneita toimitusketjuja |
| Vanadium redox flow akut | Monen-tunnin-kesto paikallaan pyöräily | Noin 65 % viitatussa standardoidussa vertailussa | Kaupallinen, mutta vähemmän kypsä kuin litium{0}}ioni | Säiliöt, pumput, elektrolyytti, jalanjälki, toimittaja ja toimitusketjun{0}}syvyys | Pitkäkestoiset-projektit, joissa on toistuva pyöräily ja riippumaton tehon/energian skaalaus |
| Pumpattu{0}}varastovesivoima | Pitkä-kesto useaan- päivään riippuen säiliön koosta | Noin 80 % viitatussa standardoidussa vertailussa | Hyvin kypsä | Topografia, altaat, vesi, ympäristökatsaus, pitkä kehityssykli | Suuret hyöty{0}}mittakaavaprojektit sopivilla sivustoilla ja pitkällä käyttöiällä{1}} |
| Paineilman{0}}energian varastointi | Pitkä{0}}kesto ja suuri energian siirto | vahvasti suunnittelusta{0}}riippuvainen; Vanhemmat standardoidut vertailut ovat noin 50 %:n alueella | Kaupallisia esimerkkejä on olemassa; Kehittyneet mallit ovat yhä vähemmän käytössä | Geologia maanalaisiin suunnitelmiin, laitoksen monimutkaisuus, lämmönhallinta, polttoaineen käyttö joissakin kokoonpanoissa | Suuret projektit, joissa on saatavilla sopivia varastomuodostelmia tai teknisiä säiliöitä |
| Lämpövarasto | Useasta-tunnista useaan-päivään; mahdollisesti pidempi keski- ja loppukäytöstä riippuen | Ei ole mielekkäästi edustettuna yksi universaali sähkö{0}}sähkö{1}}luku | Vaihtelee kypsistä lämmön-varastointisovelluksista kehittyviin sähkö-sähköjärjestelmiin- | Lämpötila,{0}}lämmönsiirron suunnittelu, eristys, muunnoslaitteet, loppukäytön-integrointi | Teollinen lämpö, kaukoenergia, keskitetty aurinko tai hankkeet, joissa lämpöenergialla on suoraa arvoa |
| Vedyn/kemikaalien varastointi | Erittäin pitkä{0}}kesto ja mahdollisesti kausiluonteinen | Noin 31 % kaksisuuntaiselle vetykonfiguraatiolle viitatussa vertailussa | Komponentit ovat kaupallisia; täysi teho-to-vetyä-to-voimaan arvoketjut pysyvät projektikohtaisina- | Elektrolysaattori- ja uudelleenkonversiokustannukset, varastointigeologia tai astiat, puristus, putkistot, turvallisuus, loppukäyttöinfrastruktuuri | Erittäin pitkät varastointivälit tai projektit, joissa voidaan käyttää vetyä myös energiasektorin ulkopuolella |
Pitkä-kesto energian varastointi vs. litium-ioni-akut
LDES esitetään usein vaihtoehtona litium{0}}ionille, mutta kehystys on epätäydellinen. Litium-ioni on yksi teknologiavaihtoehto laajemmassa tallennusympäristössä. Oikea vertailu on kokonaisten projektikokoonpanojen välillä, jotka täyttävät samat teho-, energia-, kesto-, pyöräily-, luotettavuus- ja paikkavaatimukset.
Missä litium-ionista on etua
- Tehokas meno-paluu{0}}
- Nopea vaste ja vahva tehon{0}}hallintaominaisuus.
- Modulaarinen ja suhteellisen nopea käyttöönotto.
- Laaja tuotantokanta ja vakiintunut integraattoriekosysteemi.
- Laaja toimintakokemus ja pankkikykyiset kaupalliset rakenteet.
Miksi pidempi kesto muuttaa kustannusrakennetta?
Keston pidentyessä projekti tarvitsee enemmän MWh jokaista purkaustehoa kohden. Akkujärjestelmässä tämä tarkoittaa usein kennojen, telineiden, säiliöiden, lämmön{1}}hallintalaitteiden ja muiden energiaan{2}} liittyvien komponenttien lisäämistä. Teknologioissa, kuten virtausakut, pumpattu vesi tai CAES, lisäenergiavarasto voi skaalata eri tavalla kuin virran{4}}muunnoslaitteet.
Tästä syystä pelkkä asennettu $/kWh on epätäydellinen päätösmittari. Hankkeessa on otettava huomioon myös latausenergia, tehohäviöt, pyöräilytiheys, vaihto tai lisäys, kiinteä ja muuttuva käyttö- ja käyttöjärjestelmä, rahoitus, projektin kesto ja jäännösarvo.
Missä LDES on hyödyllisin?
Utility-Scale Renewable Integration
Sähkölaitokset ja uusiutuvien energialähteiden kehittäjät voivat käyttää pitkäkestoista{0}}varastointia siirtääkseen energiaa voimakkaasta tuuli- tai aurinkotuotannosta pidempiin, suuren nettokysynnän jaksoihin. Vaaditun keston tulisi perustua kronologiseen tuotantoon ja kuormitusmallinnukseen mielivaltaisen 10, 12 tai 24 tunnin tavoitteen sijaan.
Laajempaa projektiarkkitehtuuria varten sivustonhyödyllisyys-mittakaavaisen energian varastointiratkaisutsivu tarjoaa hyödyllisen seuraavan vaiheen.
Pitkät ruuhka-ajat ja kapasiteetin tuki
Joissakin järjestelmissä on suuri nettokysyntä paljon pidempään kuin tyypillinen iltahuippu. Näissä tapauksissa LDES voi vähentää tuotannon määrää, joka tarvitaan vain pidennetyissä huippuolosuhteissa. Kapasiteetin arvo on edelleen arvioitava paikallisten markkinasääntöjen ja akkreditointimenetelmien mukaan.
Etäverkot ja mikrogridit
Etäjärjestelmät, joissa on rajoitettu voimansiirto ja polttoaineiden monimuotoisuus, voivat hyötyä varastoinnista, joka imee muuttuvan uusiutuvan energian tuotoksen ja vähentää lähetettävän generaattorin käyttötuntien määrää. Oikea kesto riippuu todellisesta tuntikuormasta, aurinko- tai tuulituotannosta, polttoainelogistiikasta ja luotettavuustavoitteista.
Teollisuusenergia ja kriittinen infrastruktuuri
Teollisuuskohteet voivat arvostaa energian siirtämistä, kysynnän hallintaa, uusiutuvan energian integrointia, prosessilämpöä, joustavuutta tai näiden yhdistelmää. Varastointitekniikka tulee valita kohteen todellisen energiamuodon ja käyttöaikataulun mukaan. Lämpöprosessi voi palvella paremmin lämpövarastointia kuin muuntamalla sähkö akuksi ja sitten takaisin lämmöksi.
Usean-päivän uusiutuvat vajeet
Usean -päivän varastointi voi auttaa kattamaan pidempiä jaksoja vähäisen uusiutuvan tuotannon, mutta se kilpailee siirron, joustavan kysynnän, tuotannon ylirakentamisen, lähetettävän tuotannon ja muiden kiinteän kapasiteetin muotojen kanssa. Järjestelmäsuunnittelun tulisi vertailla portfolioita, ei tekniikoita erillään.
Pitkän{0}}energian varastoinnin edut
- Pidempi energian siirto:varastoitunutta energiaa voidaan siirtää yön yli, -päivien väliseksi tai useiksi{1}}päiviksi.
- Uusiutuvan energian parempi hyötykäyttö:jotkin muutoin{0}}rajoitetut sukupolvet voidaan tallentaa myöhempää käyttöä varten.
- Kapasiteetin tuki:pidempi purkautuminen voi kattaa pitkiä aikoja, jolloin nettokysyntä on korkea, jolloin lyhyemmistä omaisuuseristä voi loppua energia.
- Teknologian monimuotoisuus:projektit eivät rajoitu yhteen akkukemiaan tai yhteen varastointimekanismiin.
- Mahdollisesti alhaisemmat energian{0}}rajakustannukset:Jotkut arkkitehtuurit voivat suurentaa energiavarastoa ilman, että jokaista tehokomponenttia skaalataan suhteellisesti.
- Pitkä käyttöikä valituille teknologioille:siviili- ja mekaanisilla varastointijärjestelmillä voi olla paljon pidempi kalenterikäyttöikä kuin monilla sähkökemiallisilla järjestelmillä.
Haasteet ja rajoitukset
Talous: Käytä LCOS:ää, ei vain etukäteistä $/kWh
Asennettu hinta per kWh on hyödyllinen, mutta se ei kuvaa LDES-projektin täydellistä taloudellisuutta. PNNL määrittelee LCOS:n (levelized cost of storage) käyttöiän kestäviksi kustannuksiksi-per-yksikkö--purettua-energiaa, joka voi sisältää kalenterin käyttöiän, syklin käyttöiän, purkamissyvyyden, O&M:n, vaihdot, huollot, rahoituksen ja muut projektikulut.
Vuonna 2026 tehdyssä vertaisarvioidussa-tutkimuksessa, jossa verrattiin adiabaattista CAES:tä, pumpattua-lämmön varastointia ja litium-ioneja 24 skenaariossa, havaittiin, että LCOS-sijoitus muuttui alueen ja käyttötapauksen mukaan. Meno-paluumatkan tehokkuus ja vuotuiset täys-kuormatunnit olivat tärkeimpiä kustannustekijöitä. Tämä on hyödyllinen muistutus siitä, että tekniikkaa ei voida luokitella riippumatta siitä, kuinka usein ja missä se toimii.
Katso akkukohtaiset-kustannuskomponentit sivustoltaBESS kustannusopas.
Tehokkuus on tärkeää, mutta se ei ole koko vastaus
Meno-paluu{0}}tehokkuus mittaa, kuinka paljon sähköenergiaa saadaan talteen suhteessa varastojärjestelmän lataamiseen käytettyyn energiaan. Korkeampi hyötysuhde vähentää lataushäviöitä, mutta se ei automaattisesti tuota alhaisimpia käyttöiän kustannuksia.
Uusia LDES-tekniikoita vertaileva tutkimus on korostanut maan jalanjälkeä, tyhjäkäyntihäviöitä, modulaarisuutta, skaalautuvuutta, tehokkuutta ja tapaa, jolla pääomakustannukset muuttuvat keston mukaan. Tehokkaampi-teknologia voi silti olla kilpailukykyinen, jos sillä on erittäin alhaiset-energian kapasiteettikustannukset, pitkä käyttöikä, alhainen-itsepurkaus tai käyttöjakso, jossa on suhteellisen vähän vuosijaksoja.
Sijoittaminen ja luvat
LDES-tekniikat voivat olla erittäin{0}}paikkakohtaisia. Pumpattava vesi tarvitsee sopivan pinnan ja säiliöjärjestelyt. Maanalainen CAES voi riippua suolaluolista tai muusta hyväksyttävästä geologiasta. Vety saattaa tarvita varastoluolia, puristusta, putkia tai erikoisastioita. Flow-akut vaativat säiliön ja laitoksen jalanjäljen. Lämpöjärjestelmät saattavat tarvita suuria tallennusvälineitä, eristystä ja teollisuuden lämmön integrointia.
Sivuston rajoitukset tulee seuloa ennen yksityiskohtaista taloudellista mallintamista. Muuten projektiryhmä voi viettää kuukausia optimoimalla teknologiaa, jota ei realistisesti voida sallia tai rakentaa paikalle.
Teknologian kypsyys ja pankkikelpoisuus
Tekninen suorituskyky on vain yksi osa kaupallista valmiutta. Lainanantajat, vakuutuksenantajat, omistajat ja EPC-urakoitsijat voivat myös arvioida käyttöhistoriaa, toimittajien vahvuutta, takuuehtoja, suoritustakuita, vaihtovelvoitteita, turvallisuustodisteita, palvelukykyä, projektireferenssejä ja toimitusketjun syvyyttä.
Tämä on yksi syy, miksi kypsät teknologiat voivat pysyä houkuttelevina, vaikka uusi vaihtoehto näyttää paremmalta yksittäisessä laboratoriossa tai mallinnusmittarissa.
Turvallisuus ja järjestelmäintegraatio
Turvallisuusvaatimukset vaihtelevat kemian ja arkkitehtuurin mukaan. Akkuprojektit tarvitsevat asianmukaisen solu--tason ja järjestelmätason suojauksen, lämmönhallinnan, havaitsemisen, estostrategian, ohjaukset ja hätäsuunnittelun. Vety, korkean lämpötilan -lämpöjärjestelmät, paineilma ja suuret rakennustyöt aiheuttavat kukin erilaisia vaaroja ja lupavaatimuksia.
Akkuprojektit markkinoilla, jotka käyttävät Yhdysvaltain turvallisuusstandardeja, sivuston opasUL-sertifiointi BESSilletarjoaa lisäkontekstia. Projektiryhmien tulee silti tarkistaa lainkäyttövaltaan kuuluvan paikallisviranomaisen vaatimat tarkat koodit ja standardit.
Pitkän{0}}energian varastointitekniikan valitseminen
- Määrittele energiaongelma.
Ilmoita työ toiminnallisin termein: siirrä keskipäivän aurinkoenergiaa yön yli, kata 12 tunnin huippu, tue etäkäyttöistä mikroverkkoa, tarjoa kolmen päivän varaus, vähennä rajoituksia tai toimita lämpöä teollisuudelle.
- Laske teho ja käyttöenergia.
Malli tarvittava MW ja MWh liitäntäpisteessä. Määritä, onko järjestelmän toimitettava täydellä teholla koko ajan vai noudatettava muuttuvaa purkausprofiilia.
- Malli käyttösuhde.
Arvioi jaksot päivässä tai vuodessa, tyypillinen varastointiaika ennen purkamista, purkamissyvyys, reservivaatimukset ja odotetut seisontajaksot. Päivittäinen-pyöräilytalous eroaa suuresti hätä- tai kausikäytöstä.
- Näytön sivuston rajoitukset.
Tarkista maa-alue, geologia, vesi, liitännät, ympäristökatselmus, palo- ja ihmishenki{0}}turvallisuusvaatimukset, kulkuyhteydet, putkistot ja ennakkotapaus ennen teknologian valintaa.
- Vertaa koko{0}}elämän taloutta.
Käytä yhteistä rahoituskehystä, joka sisältää teholaitteet, energiasäiliön, integroinnin, latausenergian, tehokkuuden heikkenemisen, heikkenemisen, lisäyksen, korvaukset, O&M, rahoituksen, verot, käytöstäpoiston ja jäännösarvon tarvittaessa.
- Testaa pankkikelpoisuutta.
Tarkista toimittajan taloudellinen vahvuus, käyttökalusto, takuut, suoritustakuut, EPC-vastuu, pitkäaikainen palvelu, varaosat, vakuutukset ja lainanantajan hyväksyntä.
- Suorita herkkyystapaukset.
Testaa, mitä tapahtuu, jos sähkön hinta, käyttö, rahoituskustannukset, tehokkuus, vaihdon ajoitus, projektin viive tai energian{0}}kesto muuttuvat. LDES-taloustiede on erityisen herkkä sille, kuinka usein omaisuutta käytetään ja kuinka paljon energiakapasiteettia todellisuudessa tarvitaan.
Yleisiä väärinkäsityksiä LDES:stä
"LDES on akkutyyppi"
Ei. Akut ovat yksi LDES-tekniikoiden perhe. Mekaaninen, lämpö-, gravitaatio- ja kemiallinen varastointi voi myös tuottaa pitkäkestoista energiaa.
"Kaikki yli 10 tuntia on automaattisesti parempi"
Ei. Kymmenen tuntia on hyödyllinen DOE-kynnys, ei arvon takuu. Ylimääräinen kesto luo arvoa vain silloin, kun verkko tai asiakas tarvitsee lisävarastoitua energiaa.
"Tehokkain tekniikka on aina parasta"
Ei. Tehokkuus vaikuttaa latauskustannuksiin, mutta LCOS riippuu myös käytöstä, syklistä ja kalenterin kestosta, varastointi-keskimääräisistä kustannuksista, O&M:stä, vaihdoista, rahoituksesta ja projektin kestosta.
"LDES tarjoaa automaattisesti varavirran"
Ei. Varakäyttö riippuu sähköarkkitehtuurista, ohjaimista, eristämisestä, suojauksesta, varastoidusta-energiareservistä, musta-käynnistysmahdollisuudesta tarvittaessa ja kuormasta, jonka on säilyttävä jännitteisenä.
"Litium{0}}Ion ei voi olla LDES"
Se on liian jäykkä. Litium-ioni voidaan määrittää pitkäkestoiseen-käyttöön. Kysymys kuuluu, pysyykö tämä kokoonpano teknisesti, taloudellisesti ja toiminnallisesti kilpailukykyisenä vaaditun käyttöjakson aikana.
FAQ
K: Kuinka monta tuntia katsotaan pitkäksi{0}}energian varastoimiseksi?
V: DOE määrittelee tällä hetkellä LDES:n varastoksi, joka pystyy toimittamaan sähköä vähintään 10 tuntia. Muut kehykset käyttävät erilaisia kynnysarvoja, ja suunnittelututkimukset voivat erottaa -päivien välisen, usean-päivän ja kausittaisen varastoinnin.
K: Mitä eroa on lyhyellä-kestolla ja pitkällä-tallennuksella?
V: Suurin ero on siinä, kuinka kauan käytettävissä oleva varastoitu energia voi tukea vaadittua purkaustehoa. Pidempi kesto muuttaa myös projektin kustannusrakennetta, pyöräilystrategiaa, sijaintia ja energiasäiliön suhteellista merkitystä virran{1}}muunnoslaitteisiin verrattuna.
K: Mitä tekniikoita LDES:ssä käytetään?
V: Tärkeimpiä perheitä ovat litium-ioni- ja muut akut, virtausakut, pumpattu-varastovesivoima, paineilman varastointi-, lämpövarasto, painovoimajärjestelmät, vety ja muut kemialliset energian kantajat.
K: Voiko LDES säilyttää sähköä useita päiviä?
V: Kyllä. Jotkut mekaaniset, lämpö- ja kemialliset säilytyskonseptit on suunniteltu usean päivän tai jopa pidempään varastointiin. Se, onko tämä ominaisuus taloudellinen, riippuu paikasta, tallennusvälineestä, muunnoslaitteista, itsepurkauksesta{3} ja siitä, kuinka usein varastoitua energiaa käytetään.
K: Mikä on paras pitkän{0}}energian varastointiteknologia?
V: Ei ole olemassa universaalia parasta vaihtoehtoa. Oikea tekniikka riippuu purkauksen kestosta, tehosta, pyöräilytiheydestä, paikan rajoituksista, tehokkuudesta, turvallisuudesta, kypsyydestä, pankkikelpoisuudesta ja koko-elämän taloudesta.
K: Miten LDES-tekniikoita pitäisi verrata?
V: Käytä yhteistä käyttömäärää ja rahoitusmallia. Vertaa käyttökelpoista MWh:ta, MW:tä, kestoa, edestakaisen -matkan tehokkuutta, kierto- ja kalenteriikää, itse-purkausta, vastetta, jalanjälkeä, sijoituspaikkaa, turvallisuutta, kypsyysaikaa, vaihtoja, O&M:tä ja LCOS:tä sen sijaan, että vertaat yhtä otsikkomittaria.
Johtopäätös: Aloita tarvittavasta energiapalvelusta
Pitkäkestoinen-energian varastointi ei ole kilpailu yhden voittavan akun kemian löytämiseksi. Se on teknologiaperhe, joka ratkaisee erilaisia ongelmia eri aikaskaaloilla.
Projekti, joka on suunniteltu siirtämään aurinkoenergiaa keskipäivästä keskiyöhön, eroaa pohjimmiltaan projektista, joka on tarkoitettu selviytymään kolmen-päivän uusiutuvan energian puutteesta. Ensimmäinen saattaa suosia tehokasta-modulaarista järjestelmää, joka pyörii joka päivä. Toinen vaihtoehto voi antaa enemmän arvoa alhaiselle-energiatehokkuudelle, alhaiselle-itsepurkaukselle, suurille säiliöille tai erittäin pitkälle säilytysajalle.
Vahvimmat LDES-projektit alkavat siis kolmella numerolla:tarvittava teho, käytettävä energia ja vaadittu kesto. Kun ne on määritelty, kehittäjät voivat vertailla teknologioita tekijöiden perusteella, jotka määräävät, voidaanko projekti todella rakentaa, rahoittaa, käyttää ja maksaa sen koko elinkaaren aikana.