Dotychczas zaprojektowano i wdrożono wiele metod magazynowania energii w różnorodnych postaciach. Można je podzielić na pięć podstawowych typów, klasyfikując je pod kątem postaci magazynowania energii. Wyróżnia się następujące grupy:
– mechaniczne – zmagazynowanie energii w postaci mechanicznej, tzn. poprzez wprawienie jakiegoś elementu w ruch (koła zamachowe) albo zapewnienie możliwości szybkiego wprawienia w ruch (elektrownie szczytowo- pompowe),
– elektrochemiczne – ulokowanie energii w bateriach,
– elektryczne – zgromadzenie energii w kondensatorach i superkondensatorach,
– chemiczne – przekształcenie energii do postaci określonych związków chemicznych, przede wszystkim w postaci ciekłej (benzyna, ropa naftowa) i gazowej (wodór, gaz ziemny)
– termalne – przechowywanie energii dostępnej dzięki różnicy temperatur substancji magazynującej i otoczenia.
Źródło: www.freepik.com
Najszybciej rozwijającym się i jednocześnie najpopularniejszym sposobem gromadzenia energii jest magazynowanie elektrochemiczne. W ramach tej grupy zasobników wyszczególnić można kilkanaście typów, wyróżnianych ze względu na zastosowanie oraz wykorzystywane w nich materiały, służące do zmagazynowania energii.
Popularność technologii bateryjnego magazynowania energii rośnie wraz ze wzrostem popularności źródeł OZE (odnawialne źródła energii). Wynika to z powiększającej się potrzeby zabezpieczenia stabilnego przepływu energii niezależnie od chwilowej generacji niesterowalnych źródeł, jakimi są elektrownie fotowoltaiczne i wiatrowe. Ta metoda cechuje się licznymi zaletami: uniwersalnością wykorzystania, łatwością montażu w dowolnym miejscu i możliwością dopasowania pojemności czy mocy do lokalnych potrzeb.
Magazyny stają się popularne zarówno w przydomowych instalacjach, jak również w sieciach dystrybucyjnych i przesyłowych, w których mogą wspierać bezpieczeństwo systemu elektroenergetycznego (tzw. magazyny wielkoskalowe). W zastosowaniach sieciowych wykorzystywane są przede wszystkim magazyny oparte o baterie litowo-jonowe, sodowo-siarkowe i kwasowo-ołowiowe, a ich nazwy wynikają z rodzaju materiałów zastosowanych do budowy danego ogniwa.
Zależnie od technologii baterie różnią się pod kątem uzyskiwanych parametrów. Podstawowymi cechami baterii są gęstość energii, sprawność cyklu pracy ładowania-rozładowania oraz żywotność. Gęstość to parametr określający ilość energii, jaka może być magazynowana w ogniwach, przeliczoną na jednostkę masy lub objętości tych ogniw. Im wyższą ma wartość, tym mniej ogniw jest potrzebnych do zmagazynowania danej ilości energii. Sprawność cyklu pracy oznacza stosunek ilości energii, który możemy pobrać z magazynu, do pierwotnej ilości energii wykorzystanej do jego naładowania. Im wyższy ten wskaźnik, tym mniejsze są straty w eksploatacji. W tabeli poniżej porównano wymienione cechy dla najpopularniejszych typów ogniw.
| Technologia – typ ogniwa | Gęstość energii [Wh/kg] |
Sprawność cyklu pracy [%] |
Żywotność [lata] |
| Litowo-jonowe | 150-250 | 95 | 10-15 |
| Sodowo-siarkowe | 125-150 | 75-85 | 10-15 |
| Przepływowe | 60-80 | 70-75 | 5-10 |
| Niklowo-kadmowe | 40-60 | 60-80 | 10-15 |
| Kwasowo-ołowiowe | 30-50 | 60-70 | 3-6 |
Źródło: Korean Battery Industry Association 2017, “Energy storage system technology and business model”
Źródło: www.freepik.com
Ze względu na to, że magazyn energii może oddawać energię w czasie, gdy inne źródła jej nie dostarczają, katalog jego zastosowań jest dość szeroki. Poniżej przedstawiono kilka najbardziej perspektywicznych:
1. Poprawa efektywności wykorzystania pobliskich źródeł OZE.
Magazynowanie energii stanowi przełomowe rozwiązanie problemów związanych z wykorzystaniem niesterowalnych źródeł wytwórczych takich jak OZE. Magazyn z odpowiednim systemem sterowania może być ładowany, kiedy zapotrzebowanie na energię jest mniejsze niż produkcja z OZE, a rozładowywany w sytuacji odwrotnej. W konsekwencji rozwiązanie wpływa na zwiększenie ilości energii możliwej do wygenerowania przez źródła wytwórcze, niezależnie od chwilowego zapotrzebowania i produkcji. Dobudowanie magazynu energii do sieci z OZE może również poprawić jakość energii dostarczanej z tych źródeł.
2. Zapasowe źródło zasilania.
W sytuacjach awaryjnych lub podczas planowanych remontów odcinka sieci dystrybucyjnej, magazyny energii mogą zastąpić podstawowe źródło energii. Rozwiązanie takie pozwala na poprawę wskaźników sieciowych dotyczących częstości i ilości przerw w zasilaniu (SAIDI i SAIFI).
3. Wydłużenie bezpiecznej eksploatacji infrastruktury dystrybucyjnej.
Taki sposób pracy magazynu może być wykorzystywany na odcinkach sieci dystrybucyjnej (transformatory, kable, przewody), które są znacznie obciążone, co skutkuje brakiem możliwości przyłączenia dodatkowych odbiorców. Dzięki lokalnemu podłączeniu magazynu możliwe jest uniknięcie przepływu mocy ponad próg obciążalności, co ogranicza nakłady inwestycyjne konieczne na danym odcinku sieci.
4. Zmniejszenie wielkości mocy szczytowej, potrzebnej do chwilowego zasilenia odbiorów.
W przypadku gdy zapotrzebowanie na moc przekracza ustalone parametry, część energii, zamiast z sieci może być pobierana z magazynu. Zastosowanie to częściowo wiąże się z wcześniejszym rozwiązaniem, warto jednak wymienić je oddzielnie, ponieważ stanowi wartościowy sposób zmniejszenia kosztów zamawiania mocy, możliwy do wykorzystania również w chwilowych szczytach obciążeń sieci trakcyjnej.
W 2017 roku moc wielkoskalowych magazynów energii na całym świecie wynosiła 10 GW. Najczęściej instalacje takie są wykorzystywane w celu świadczenia usług sieciowych – pracują jako dodatkowe źródło energii (w tym dla sieci izolowanych), wspierają wytwarzanie energii z OZE i umożliwiają opóźnienie inwestycji w infrastrukturę przesyłową i dystrybucyjną.
Jedną z najbardziej znanych instalacji magazynujących jest farma wiatrowa Hornsdale (moc 100 MW, pojemność 129 MWh) wybudowana przez Teslę w oparciu o ogniwa litowo-jonowe. Jej celem jest regulacja częstotliwości, ponadto stanowi zasobnik energii na wypadek braku mocy w systemie. Tesla przygotowuje się do kolejnego projektu w Australii o planowanej mocy magazynu na poziomie 300 MW, co stawia ją w czołówce aktualnie realizowanych instalacji.[1]
Włoski operator sieci przesyłowej, Terna, zrealizował trzy instalacje na południu kraju służące wsparciu pracy sieci o zbyt niskiej przepustowości, wynikającej z dużej ilości energii wytwarzanej lokalnie w elektrowniach wiatrowych. Magazyny wykonano w technologii sodowo-siarkowej, moc pojedynczej instalacji to 12 MW, a pojemność 80MWh. Instalacje mogą też świadczyć usługi sieciowe.
Instalację o niższych parametrach zrealizowano przykładowo w amerykańskim mieście San Juan Capistrano. Obiekt wykonany w technologii litowo-jonowej o parametrach 2MW (moc)/6 MWh (pojemność) służy obniżeniu szczytowego zapotrzebowania na moc i uniknięciu kosztownej modernizacji sieci.
To już koniec tego artykułu. Zachęcamy Cię do skorzystania z kompleksowego przygotowania do matury z historii, dzięki któremu co roku dziesiątki ambitnych licealistów realizuje swoje edukacyjne cele! O szczegółach przeczytasz na dedykowanej zakładce.
Autor tekstu: Damian Artyszak
Źródła:
[1] https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-11-05/tesla-project-will-install-another-giant-battery-in-australia
Kursy maturalne Gorzów Wielkopolski
Strona przygotowana przez Zyskowni.pl
Zakładamy Ci konto na naszej platformie e-learningowej, na której znajdują się materiały, artykuły popularnonaukowe, czy nagrania video! Możesz tam bez ograniczeń kontaktować się ze swoim Opiekunem. Odpowiada on na Twoje pytania i sprawdza wysyłane do sprawdzenia prace.
Na platformie otrzymujesz moduły - zestawy materiałów z prezentacjami, skryptami, testami, kartkówkami. Z nimi pracujesz w dowolnym miejscu - w domu, w podróży, w bibliotece.
Na platformie, gdzie odbywa się kurs możesz zadawać pytania 24h na dobę 7 dni w tygodniu - Prowadzący są tam po to by zawsze Ci pomóc i rozwiać Twoje wątpliwości.
Twój progres w nauce jest kontrolowany wraz z każdym kolejnym modułem - służą temu wszelkie kartkówki, testy i sprawdziany, które rozwiązane odsyłasz i otrzymujesz szczegółowy klucz.
Celujesz w świetny wynik na egzaminie ósmoklasisty? A może potrzebujesz tylko usystematyzować posiadaną wiedzę? Nieważne - nasz kurs (tempo pracy i materiały oraz pomoc Prowadzącego) jest zawsze dopasowany do aktualnego stanu Twoich umiejętności i oczekiwań.
Na platformie otrzymasz nielimitowany w okresie przygotowań dostęp do nagrań video, na których nasz zespół merytoryczny przeprowadzi Cię przez najbardziej wymagające i najczęściej pojawiające się na arkuszu zagadnienia egzaminacyjne.
Indywidualny kurs e-learningowy
egzamin ósmoklasisty
Wolisz uczyć się we własnym tempie i na własnych zasadach? W takim razie kurs e-learningowy jest stworzony właśnie dla Ciebie!
Nowoczesna forma indywidualnej nauki zdalnej (start: natychmiast lub we wskazanym terminie)
Dostęp do dedykowanej platformy do nauki e-learningowej
Harmonogram przygotowań dostosowany do dostępności ucznia
Przypisany opiekun merytoryczny prowadzący kurs
Komplet materiałów podzielonych na moduły tematyczne, a w każdym z nich: prezentacje, testy, kartkówki, skrypty, karty pracy i zadania egzaminacyjne
Materiały video – do kursu dołączone są nagrania video, na których członkowie zespołu merytorycznego IWK tłumaczą najtrudniejsze lub najbardziej prawdopodobne w wystąpieniu na egzaminie zagadnienia
Indywidualne podejście – otrzymujesz dostęp do naszej dedykowanej platformy edukacyjnej z pomocami naukowymi, na której możesz bez ograniczeń kontaktować się ze swoim Opiekunem. Odpowiada on na Twoje pytania i sprawdza wysyłane prace.
Regularnie sprawdzane postępy
Ciągła możliwość kontaktu z Prowadzącym
Dzięki nowoczesnej formie nauki nasze kursy są dostępne dla uczniów z całej Polski – możesz dołączyć do nich niezależnie od miejsca zamieszkania i zacząć przygotowania już dziś! Skontaktuj się z nami i nie odkładaj decyzji na później – do egzaminu ósmoklasisty coraz bliżej!
Grupowy kurs całoroczny
egzamin ósmoklasisty
Chcesz solidnie przygotować się do egzaminu ósmoklasisty? Wolisz regularne zajęcia w grupie i stałe wsparcie prowadzącego? Jeśli tak, kurs grupowy będzie idealnym wyborem dla Ciebie!
46 godzin lekcyjnych zajęć (23 spotkania) + prace domowe
Forma stacjonarna (w salach w Warszawie) lub webinarowa (zajęcia online na żywo)
Nagrania z zajęć webinarowych oraz nagrania umożliwiające nadrobienie materiału osobom zapisującym się po rozpoczęciu kursów stacjonarnych
Możliwość wyboru grupy zajęciowej (harmonogram pojawi się w lipcu 2026 r.)
Pomoc pomiędzy zajęciami – ciągła możliwość kontaktu z Prowadzącym przez dedykowaną grupę zajęciową
Materiały z zajęć w formie cyfrowej
Regularne zajęcia pomagają utrzymać systematyczność w nauce i realnie wpływają na lepsze wyniki na egzaminie ósmoklasisty. Co roku wielu naszych uczniów z różnych części Polski osiąga wysokie rezultaty. Zapisz się na zajęcia już dziś i przygotuj się z nami do egzaminu ósmoklasisty!