Současné možnosti akumulace elektrické energie

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Současné možnosti akumulace elektrické energie"

Josef Staněk
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Současné možnosti akumulace elektrické energie Ing. Lukáš Radil Ústav elektroenergetiky Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Vysoké učení technické v Brně

2 Obsah 1. Úvod 2. Momentální stav 3. Současné možnosti 4. Přehled metod 5. Budoucí vývoj 6. Závěr

3 1. Úvod Mají enviromentalisté pravdu s podporou OZE? Ano, v dlouhodobém měřítku je mix zdrojů nevyhnutelný Ne, stavět pouze na OZE Co přinese rozvoj OZE v ČR? Vyšší požadavky na zálohování zdrojů Vyšší pravděpodobnost penalizace za nedodávku elektřiny Jak můžeme ovlivnit průběh dodávky z OZE? Akumulací, predikcí počasí, zálohováním Co je akumulace? Uchovávání energie ve vhodné formě pro budoucí použití Má akumulace vliv nejen na ekologii? Ano, v budoucnu začlenění do Smart Grids

Vyšší požadavky na zálohování zdrojů Vyšší pravděpodobnost penalizace za nedodávku elektřiny Jak můžeme ovlivnit průběh

4 2. Momentální stav Akumulace elektrické energie v domovním prostředí prakticky neexistuje Nasazování hybridních systémů FVE Akumulace tepelné energie převážně v zásobnících tepla, taktéž ve stěnách budov Případná rekuperace tepla

hybridních systémů FVE Akumulace tepelné energie převážně

5 3. Současné možnosti akumulace Rozdělení akumulačních systémů: a) na okamžitý vysoký výkon baterie.

6 3. Současné možnosti akumulace Rozdělení akumulačních systémů: b) na velkou měrnou elektrickou kapacitu přečerpávací vodní elektrárny, systém stlačeného vzduchu (CAES),

7 Rozdělení akum. systémů Z pohledu periody cyklu Nepravidelný Denní Týdenní Sezónní Z pohledu kapacity Malá a střední (omezení technologicko-ekonomické) Velká kapacita

8 Formy ukládání Mechanické Kinetická setrvačníky (E = ½ mv 2 = ½ mr 2 w 2 ) Potenciální PVE Tlaková tlakový vzduch Elektrická Kondenzátory malá kapacita Super kondenzátory slušná kapacita, technologie Supravodivé technologie SMES (Superconducting magnetic energy storage) E = ½ LI 2

malá kapacita Super kondenzátory slušná kapacita, technologie

9 Formy ukládání Elektrochemická Klasické akumulátory s elektrolyty Elektrochemické palivové články REDOX systém. Palivové články Chemické Vodík, biopaliva, syntézní plyny, syntetický metanol Tepelné Přírodní materiály Moderní roztavené soli, kryogenika, eutektické materiály

Palivové články Chemické Vodík, biopaliva, syntézní plyny,

10 Technologie akumulace elektrické energie Mechanická Elektrochemická Tepelná Elektromagnetická Baterie Regenerativní Vodík Přečerpávací vodní el. Pevná tepelná akumulace (beton,..) SMES CAES Olověné kyselinové Vanadium Redox Palivové články Superkondenzátory AA-CAES Lithium - polymer Zinc Bromine Tekutá tepelná akumulace (horké soli ) Setrvačníky Sodium Sulphur Zinc cerium Hybrid Cells Sodium polysulfide Bromine Nickel Cadmium Zdroj: GATZEN, CH. The Economics of Power Storage. Oldenbourg Industrieverlag, München. (2008), 254 pages. ISBN

.) SMES CAES Olověné kyselinové Vanadium Redox Palivové články Superkondenzátory AA-CAES Lithium - polymer Zinc Bromine Tekutá tepelná

11 4. Přehled metod Aktuální možnosti skladování energie: Metoda Ruths a Marguerre Metody založené na uskladnění energie ve formě tepla do tepelné kapacity látek Metody CAES a AA-CAES Metody založené na uskladnění do plynného média (591$/kW) Přečerpávací vodní elektrárny Využívá potenciální tlakové energie Palivový článek založený na vodíko-kyslíkové konverzi Metoda založená na vodíkovém hospodářství Superkapacitory Uskladnění energie prostřednictvím elektrostatického pole (hustota energie až 10 Wh/kg) Setrvačníky (Flywheel) Metoda založená na energii setrvačných hmot Redox baterie Metoda založená na redukčně-oxidační vlastnosti prvků Baterie Sodium Sulfur (NaS) Baterie založená na reaktivitě sodíku Lithiové baterie Baterie založená na reaktivitě Lithia Superconducting magnetic energy storage (SMES) Energie uchovaná ve formě magnetického pole

hospodářství Superkapacitory Uskladnění energie prostřednictvím elektrostatického pole (hustota energie až 10 Wh/kg) Setrvačníky (Flywheel) Metoda založená na energii setrvačných hmot Redox baterie

12 4. Přehled metod Tepelné soustavy Turbo Renewable sources Storage tank Boiler GS GS Exchanger Pump Pump

13 4. Přehled metod

14 4. Přehled metod Solární komín vhodný pro klimatizaci, případně pro hybridní klimatizaci

15 Srovnání nejpoužívanějších typů průmyslových baterií: Typ Článku Ni-Cd Ni-MH Li-ion Olověný AGM DC Hustota energie (Wh/kg) Počet cyklů (při 80% hloubce vybití) > Projektovaná životnost 5 let roky 10 let+ 10 let+ Doba nabíjení 1-2h 2-4h ½-4h 8-16h Samovybíjení/měsíc (při cca 20 C) 20% 30% 5-10% 5% Nominální napětí článku 1.2V 1.2V 3.3V 2V Provozní teploty (pro vybíjení) -40~60 C -20 ~ 60 C -20 ~60 C - 20 ~60 C Požadavky na servis dnů dnů 6 měsíců6 měsíců Přibližné náklady (EUR/Wh)

1-2h 2-4h ½-4h 8-16h Samovybíjení/měsíc (při cca 20 C) 20% 30% 5-10% 5% Nominální napětí článku 1.2V 1.2V 3.

16 4. Přehled metod Ultrakapacitory jsou vyráběny několika společnostmi. Jejich širšímu uplatnění stále překáží relativně vysoká cena Kapacita dosahuje až 300 F

17 4. Přehled metod

18 4. Přehled metod Zdroj:

19 4. Přehled metod Chemické metody:

20 4. Přehled metod

21 4. Přehled metod Setrvačníky Většinou ložiska jsou tvořena permanentními magnety B ~ 1.7 T Texturované bloky YBa 2 Cu 3 O y - B ~ 17 T!!! Při 27K

22 4. Přehled metod

23 4. Přehled metod NAS Baterie zatím vhodné převážně do DS, později i domovních aplikací

24 Vybíjecí čas [h] Hodnocení akumulačních systémů z hlediska rychlosti vybíjení Jmenovitý výkon [MW]

25 5. Partikulární řešení Zdroj: ESA (2009), dostupné z URL: < datum citace: , datum aktualizace 4/2009

27 5. Partikulární řešení Zdroj: GATZEN, CH. The Economics of Power Storage. Oldenbourg Industrieverlag, München. (2008), 254 pages. ISBN

28 Energetická hustota [Wh/l] Porovnání některých baterií Specifická energie [Wh/kg]

5. Partikulární řešení Zdroj: ESA (2009), dostupné z URL: <http://www.

29 5. Partikulární řešení Zdroj: ESA (2009), dostupné z URL: < datum citace: , datum aktualizace 4/2009

30 Použití pro domácnosti, stavby Především slouží k zálohování hybridních systému založených na FVE Baterie především gelové a trakční založené na Pb doposud výborný poměr cena x výkon Baterie založené na Li zde jde především o poměr hmotnost x výkon (kapacita), problémy s nabíjením a vybíjením, velká citlivost na změny napětí Mikro setrvačníky nepoužitelné (komerční výkony od 100 kva) Zálohování kogeneračními jednotkami velice vhodné, mikro zdroje od cca 10 kw E není akumulace Pouze tepelná akumulace prostřednictvím zásobníků na teplou vodu - nejefektivnější způsob

31 Použití pro domácnosti, stavby VRB baterie, příliš drahé (Pinst = 2 kw, E = 8 kwh, cena ~ Kč)

32 Děkuji za pozornost. Zdroj:

Podobné dokumenty

Skladování elektrické energie

Skladování elektrické energie AMPER 2016 Autor: Ing. Lukáš Radil, Ph.D. Ústav Elektroenergetiky 16. Března 2016 Obsah 1. Úvod 2. Momentální stav 3. Současné možnosti 4. Přehled metod 5. Současné použití