Bateriové systémy pro stacionární úložiště energie. Autor: Tomáš Kazda

Podobné dokumenty
Li S akumulátory pro dopravu. Autor: Ing. Tomáš Kazda, Ph.D

Skladování elektrické energie

Vanadové redoxní baterie

Vanadové redoxní průtočné baterie. Jiří Vrána Jaromír Pocedič

Modulární systémy ABB pro skladování energie

Vodíkové hospodářství a využití vodíku v energetice

SOLÁRNÍ ELEKTRÁRNY. BEZ KOMPROMISU.

Využití baterií NAS (na bázi sodíku a síry)

SOLÁRNÍ ELEKTRÁRNY. BEZ KOMPROMISU.

Nano a mikrotechnologie v chemickém inženýrství. Energie VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ V PRAZE ÚSTAV CHEMICKÉHO INŽENÝRSTVÍ

Akumulace elektřiny možnosti nových technologií

High Energy 3D Accumulator Vysokokapacitní 3D Akumulátor

Nezkreslená věda Skladování energie. Kontrolní otázky. Doplňovačka

FRONIUS SYMO HYBRID Řešení ukládání energie pro 24h slunce. Fronius International GmbH Solar Energy Froniusplatz Wels

Sekundární elektrochemické články

Návrh akumulačního systému

Akumulace energie září 2017

Co jsou ostrovní elektrárny?

Multifunkční bateriové systémy BESS na klíč. Tomáš Pastrňák (ředitel společnosti)

Aktuální trendy v akumulaci a fotovoltaice, bariéry rozvoje v ČR. Ing. Pavel Hrzina, Ph.D.

2. trendy evropské energetiky Praha 2011 Národní technické muzeum, května 2011

Účinnost různých systémů ukládání elektrické energie

PETR GAMAN CEO AERS VELKOKAPACITNÍ BATERIE PRO PRŮMYSLOVÉ APLIKACE

Pavel Ripka ČVUT FEL Praha

Využití vodíkových technologií: koncepce, aktuality, bariéry

Příležitosti moderní energetiky pro českou ekonomiku MARTIN SEDLÁK 25. ZÁŘÍ 2018, PRAHA ODBORNÁ KONFERENCE INTELIGENTNÍ ENERGETICKÁ INFRASTRUKTURA"

Zálohování a skladování elektrické energie

Energetické zdroje budoucnosti

Jak vidí ukládání energie FitCraft Energy s.r.o.

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STROJNÍ

Program konference 38. NEKONVENČNÍ ZDROJE ELEKTRICKÉ ENERGIE

Vliv zdrojů elektrické energie na životní prostředí

Petr Štulc Člen představenstva, ředitel úseku produkty a trhy ČEZ ESCO, a.s.

HomeGrid. Energetická nezávislost ve vašich rukou

Současné možnosti akumulace elektrické energie

Energetika se zabývá získáváním, přeměnou a distribucí všech forem energie. Energii nevytváříme, pouze transformujeme z jedné formy na druhou.

Energie pro budoucnost, MSV 2015 Měření a řízení energetických toků nutný předpoklad pro hospodárnost Jan Grossmann

Fotovoltaické systémy pro výrobu elektrické energie

AKUMULÁTORY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Akumulátory. Ing. Dušan Pauček

SaveBOX. Ing.Petr KELAR. Martin Dorazil R&D

Historie elektromobil ekonal jako první v z na sv v roce 1899 hranici 100 km/h

AKUMULACE MÍSTNĚ VYROBENÉ OBNOVITELNÉ ENERGIE VE VODÍKU

NOVÉ TRENDY V ENERGETICE

Inteligentní budovy ročník odborné konference 23. dubna 2014 na výstavišti BVV v Brně

CHYTRÁ ENERGIE Z PŘÍRODY

Inovativní energetika z pohledu spotřebitele

Technické sekundární články - AKUMULÁTOR

Výroba a spotřeba elektřiny v Plzeňském kraji v roce 2015

Frankensolar CZ s.r.o. Perspektiva fotovoltaiky v České republice

EUROPEAN TRADESMAN PROJECT NOTES ON ELECTRICAL TESTS OF ELECTRICAL INSTALLATIONS. Obnovitelné zdroje energií v domácnostech

Výroba a spotřeba elektřiny v Plzeňském kraji

( 6/2018 ) K využití v organizačních složkách a příspěvkových organizacích města Plzně

Česká fotovoltaická průmyslová asociace

Palivové články - elektromobily

Ostrovní systém s vysokou spolehlivostí a inovativními funkcemi

PŘEDSTAVENÍ VÝROBY ELEKTŘINY

nzeb jako aktivní prvek energetické soustavy První poznatky!

Technický pokrok v oblasti akumulátorových baterií

Větrná energetika v číslech

Podpora solární energie

Česká fotovoltaická průmyslová asociace

Budoucí role distributora na trhu s elektřinou

Bateriové akumulace v energetice

Baterie OPzS. Řešení pro nejvyšší nároky

Elektrochemické články v elektrické trakci železniční (Rail Electromobility)

Optimalizace procesu přípravy elektrolytu pro vanadovou redoxní průtočnou baterii

PERSPEKTIVY ROZVOJE AKUMULACE ENERGIE V ČR. Mgr. Jan Fousek, AKU-BAT CZ, z.s.

Mýty a budoucnost solární energetiky

Popis technologií rodinné domy Zelený Zlonín Hybridní fotovoltaická elektrárna

Fotovoltaika z pohledu ERÚ

Robert Mořkovský.

Zdroje elektrického napětí

1/60 Fotovoltaika systémy

nzeb jako aktivní prvek energetické soustavy První poznatky!

Elektrárny. Malé vodní elektrárny ve vodárenských provozech

KONVENČNÍ ZDROJE VS. DECENTRALIZOVANÁ ENERGETIKA. DANIEL BENEŠ Předseda představenstva a generální ředitel, ČEZ, a.s.

Potenciál a budoucnost solární energetiky. Ing. Tomáš Buzrla Předseda Solární asociace

ALTERNATIVNÍ ZDROJE ENERGIE

ENERGETICKÉ ZDROJE A SYSTÉMY PRO BUDOVY

HLAVNÍ DRIVERY ENERGETIKY

Robert Mořkovský Solární Panely.CZ, s.r.o.

Baterie minulost, současnost a perspektivy

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE

Metodika využití trakční baterie elektromobilu jako akumulační jednotky rodinného domu. Kristýna Friedrischková Bohumil Horák

ELEKTROMOBILITA aktuální stav a budoucnost

RENARDS Aktuální dotační možnosti v oblasti Fotovoltaiky, akumulace energie a elektromobility pro podnikatele

Akumulátory Li-S. Připravil: Ing. Tomáš Kazda, Ph.D.

Česká energetika a ekonomika Martin Sedlák, , Ústí nad Labem Čistá energetika v Ústeckém kraji

PERSPEKTIVY ROZVOJE AKUMULACE ENERGIE

Zkušenosti s provozem bateriového úložiště v Mydlovarech

Smart řešení jak využít zahraniční zkušenosti Smart Region a Smart Tour 2018 Ostrava 21. března Siemens, s.r.o

POHLED DO MODERNÍ DOMÁCNOSTI OČIMA ENERGETIKA

OLOVĚNÉ AKUMULÁTORY. Svět zdrojů energie.

Tepelná čerpadla. levné teplo z přírody. Tepelná čerpadla

PERSPEKTIVY ELEKTROMOBILISMU

PERSPEKTIVY ROZVOJE AKUMULACE ENERGIE

PERSPEKTIVY ROZVOJE ELEKTROMOBILISMU

Energie,výkon, příkon účinnost, práce. V trojfázové soustavě

Vývoj systémů pro akumulaci energie při využití Li-Ion baterií. Říjen 2011 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd

Transkript:

Bateriové systémy pro stacionární úložiště energie Autor: Tomáš Kazda 26.6.2018

Ukládaní energie Systémy ukládání elektrické energie: Elektro-mechanické systémy Přečerpávací vodní elektrárny Systémy se stlačeným vzduchem Setrvačníky Elektrochemické systémy Bateriové systémy Systémy využívající vodíkovou technologii Termální systémy Systémy využívající roztavených solí Systémy využívající ohřáté vody

Ukládaní energie

Ukládaní energie Využití: Správa sítě řízení stability sítě Řízení nákladů domácností uložením energie v době přebytku z FV panelů a jejich využití později Řízení časů spotřeby ukládání energie v době jejího přebytku za nízkou ceny a její následná spotřeba v době vysoké tarifní ceny Záloha systémů v případě výpadku dodávky energie

Ukládaní energie Přečerpávací vodní systémy: Jedná se o nejstarší systém skladování energie V současnosti je jejich celosvětový instalovaný výkon přibližně 184,2 GW (odpovídá přibližně 94%) Účinnost technologie se pohybuje okolo 75 % Poskytuje vysoké výkony překračující 1000 MW Složitá konstrukce s nutností zásahu do okolní krajiny a nutností posouzení environmentálních vlivů V ČR Dalešice (450 MW/ 2,3 GWh), Dlouhé stráně (650 MW/ 3,2 GWh), Štěchovice (45 MW/0,22 GWh)

Ukládaní energie Systémy se stlačeným vzduchem: Nadzemní zásobníky - výkony jsou v rozmezí 3-15 MW (vybíjení 2-4 h) Přírodní podzemní úložiště výkon ve 100 MW (desítky hodin) Účinnost technologie až 70 % Skládá se ze dvou částí samotného prostoru úložiště a výkonové části Omezené možnosti použití celosvětově asi 5 větších aplikací

Ukládaní energie Setrvačníky: Přeměna elektrické energie do energie kinetické Jeden z nejstarších typů ukládání energie Výstupní výkon až desítky MW Vysoký počet cyklů, rychlá odezva Nízko-rychlostní (do 6000 ot/min) Vysoko-rychlostní Použití jako UPS nebo v automobilovém průmyslu AV ČR 28 kwh/70 MW, JET Fusion Flywheel 400 MW G.B.

Bateriové systémy Lithno-iontové akumulátory Vanadové-redoxní (průtočné) akumulátory Olověné akumulátory Ni-Cd nebo Ni-MH akumulátory Sodík-Síra vysokoteplotní akumulátory Superkondenzátory

Bateriové systémy Typ akumulátoru Gravimetrická hustota energie [Wh/kg] Volumetrická hustota energie [Wh/l] Superkondenzátory 20 10 Olověný akumulátor 40 70 Vanadové-redoxní 35 40 Ni-Cd 50 100 Ni-MH 100 240 Li-Ion 260 700 Pokročilé Li-Ion ~ 350 400 ~ 900 Post lithiové >500 >1000 Na-Ion ~ 150 ~ 400

Bateriové systémy Vanadové-redoxní (průtočné) akumulátory: Na rozdíl od klasických akumulátorů není aktivní materiál pevný, ale je tekutý uložený v nádržích a během nabíjení a vybíjení je postupně přečerpáván. Kapacita akumulátorů je určena velikostí zásobníků a maximální výkon velikostí elektrod S velikostí zásobníku klesá cena na Wh Dosahují vysokého počtu cyklů (přes 10000) Účinnost technologie se pohybuje okolo 85 % Je zapotřebí udržovat teplotu v rozmezí 10-35 C

Bateriové systémy Vanadové-redoxní (průtočné) akumulátory: Největší instalované stacionární uložiště: Primus Power Astana Kazachstán 25 MW po dobu 4 hodin účel: optimalizace sítě při přerušovaní dodávek z OZE Dalian VFB polostrov Dalian Čína 20 MW po dobu 4 hodin (ve výstavbě) účel: vyrovnávání zatížení sítě při extrémních podmínkách počasí (finální řešení 200 MW/800 MWh) Minami Hayakita Substation Hokkaido Electric Power Hokkaido Japonsko 15 MW po dobu 4 hodin účel: optimalizace sítě při přerušovaní dodávek z FV a větrných elektráren Jihočeský vědeckotechnický park České Budějovice 30 kw po dobu 4 hodin a 20 minut účel: uchovávání energie z FV panelů a pro případ nouzového zdroje energie

Bateriové systémy Olověné akumulátory: Nejstarší známá technologie akumulátorů. Jeho výhodou je všeobecná známost technologie a menší cena plus krátkodobě dodávat vysoké výkony Nevýhodou je malá volumetrická a gravimetrická kapacita Krátká životnost při hlubokém vybíjení takže baterie musí být pro danou aplikaci naddimenzovány Účinnost technologie se pohybuje okolo 85 %

Olověné akumulátory: Bateriové systémy Největší instalované stacionární uložiště: Notrees Wind Energy Storage Project uložiště s kapacitou 24 MWh připojené k větrné elektrárně 153 MW určené k uchovávání přebytků energie (Bude nahrazeno Li-Ion akumulátory 36 MWh). USA, Texas Kaheawa II Wind Project uložiště s kapacitou 20 MWh a o výkonu 10 MW po dobu 45 min připojené k větrné elektrárně sloužící k pokrytí části spotřeby ostrova Maui na Havaji Shiura Wind Park uložiště s kapacitou 10,5 MWh a o výkonu 4,5 MW po dobu 2 hodin a 20 minut připojené k větrné elektrárně sloužící k vyrovnávání požadavků sítě. Japonsko

Bateriové systémy Superkondenzátory: Jsou schopny reagovat na zvýšené proudové požadavky jelikož pracují na jiném principu než baterie Jejich nevýhodou je však malá gravimetrická a volumetrická kapacita. Nevýhodou je také vyšší samovybíjení v porovnání se standardními akumulátory Výhodou je vysoká účinnost přesahující 99%

Superkondenzátory: Bateriové systémy Největší instalované stacionární uložiště: GigaCapacitor Rosh Pinna Test Project uložiště s výkonem 15 MWh po dobu 10 hodin. Jedná se o experimentální uložiště. Izrael, Rosh Pinna Endesa STORE: La Palma Project jedná se o komplexní systém uložiště s kapacitou 20 MWs a o výkonu 4 MW v superkondenzátorech, 0,5 MW výkonu v setrvačníku a Li-Ion akumulátory o výkonu 1 MW a kapacitě 3 MWh. Účelem systému je zvýšit spolehlivost provozu ostrovní sítě. La Palma, Mallorca, Španělsko

Bateriové systémy Ni-Cd nebo Ni-MH akumulátory : Výhodou je vyšší energetická a gravimetrická hustota energie než v případě olověných akumulátorů Další výhodou je dobrá spolehlivost a velký rozsah pracovních teplot ten je však u Ni-MH menší. Nevýhodou je pak přítomnost kadmia, paměťový efekt v případě Ni-Cd akumulátorů a vyšší pořizovací cena, než v případě olověných akumulátorů.

Bateriové systémy Ni-Cd nebo Ni-MH akumulátory : Největší instalované stacionární uložiště: Golden Valley Electric Association (GVEA) Battery Energy Storage System (BESS) uložiště s kapacitou 6,75 MWh a maximálním výkonem 20 MW. Slouží jako záložní zdroj pro případy pokrytí výpadů sítě. USA, Aljaška

Bateriové systémy Sodík-Síra vysokoteplotní akumulátory : Výzkum těchto akumulátorů započal v 60. letech 20. století Jedná se o jedny z nejvíce otestovaných typů baterií pro stacionární uložiště energie pokrývajících velké kapacity v řádech 100 MWh. Výhodou je dobrá životnost několik tisíc cyklů Účinnost se pohybuje mezi 75-85% Nevýhodu je pak velikost systému a nezbytnost systém držet na vysoké teplotě pohybující se mezi 300-350 C.

Bateriové systémy Sodík-Síra vysokoteplotní akumulátory : Největší instalované stacionární uložiště: Kyushu Electric - Buzen Substation - Mitsubishi Electric / NGK Insulators uložiště s kapacitou 300 MWh a maximálním výkonem 50 MW. Slouží k balancování dodávek a požadavků sítě. Japonsko, Buzen Rokkasho Village Wind Farm - Futamata Wind Development uložiště s kapacitou 238 MWh a maximálním výkonem 34 MW. Systém je připojen k větrným elektrárnám o výkonu 51 MW. Japonsko, Rokkasho Terna SANC Project uložiště s maximálním výkonem 12 MW a kapacitou 96 MWh. Jedná se o největší uložiště energie využívající NaS akumulátory v Evropě. Itálie

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy Jedná se o nejnovější bateriovou technologii která se stále rozvíjí. Dosahuje nevyšší gravimetrické a volumetrické hustoty energie. Výhodou je dlouhá životnost a malé samovybíjení Poměrně široké možnost optimalizace akumulátoru k danému použití Účinnost technologie až 95% Nevýhodu je pak citlivost na správné zacházení s akumulátorem a menší rozsah provozních teplot v porovnání s Ni-Cd akumulátory. V současné době je dle Global energy storage database 79 % výkonu realizovaných bateriových uložišť nebo úložišť ve fázi realizace pomocí Li-Ion akumulátorů

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy V roce 2011 tvořili baterie pro stacionární a průmyslové aplikace asi 1 % z vyrobených článků v roce 2016 se jednalo již o 6 %. Do korku 2020 chce Korea vystavět takřka 2 GWh Dle agentury Bloomberg se předpokládá že do roku 2024 bude celková kapacita bateriových systémů určených pro uskladnění energie 81 GWh 2000-2 GWh Notebooky 66% Ostatní 17% Mobilní telefony 17% 2016-78 GWh Ostatní 11% Přenosná zařízení 40% ESS 6% ESS 6% Elektromobilita Elektromobilita (Čína) 30% 43% Elektromobilita (mimo Čínu) 13%

Bateriové systémy Li-Ion akumulátory : Od roku 1991 kdy byly Li-Ion akumulátory uvedeny na trh se jejich kapacita ztrojnásobila z původních 80 Wh/kg na ~ 250 Wh/kg a současně cena poklesla desetinásobně z původních 3200 $/kwh na 200 $/kwh.

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy Největší instalované stacionární uložiště: Minami-Soma Substation - Tohoku Electric / Toshiba uložiště s kapacitou 40 MWh a maximálním výkonem 40 MW. Slouží k balancování dodávek z OZE. Japonsko, Minamisoma, Fukushima Prefecture Gyeongsan Substation ESS - 48 MW ESS - KEPCO / Woojin / LG Chem uložiště s kapacitou 12 MWh a maximálním výkonem 48 MW. Systém je určený k regulaci frekvence sítě. Korea Kingfisher Project uložiště s maximálním výkonem 100 MW a kapacitou 100 MWh. Jedná se o uložiště energie spojené s FV elektrárnou o výkonu 100 MW. Austrálie Notrees Battery Storage Project uložiště s maximálním výkonem 36 MW a kapacitou 24 MWh. Jedná se o uložiště energie spojené s větrnou elektrárnou o výkonu 153 MW. USA

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy Hornsdale Power Reserve (TESLA) uložiště s kapacitou 129 MWh a maximálním výkonem 100 MW. Slouží k balancování dodávek z OZE 315 MW. Austrálie Kauai battery systém (TESLA) uložiště s kapacitou 52 MWh v kombinaci s FV elektrárnou 13 MW. Havaj ušetří se 6 mil litrů nafty. AES Alamitos Energy Storage Array uložiště s maximálním výkonem 100 MW a kapacitou 400 MWh. Jedná se o uložiště energie spojené s větrnou elektrárnou o výkonu 153 MW. USA

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy Další možností je využití druhého života baterií pro výrobu stacionárních uložišť energie Projekt společností Vattenfall, Bosch, BMW vytváření bateriových kontejnerů o kapacitě 2,8 MWh a výkonu 2 MW (jeden kontejner je složen z baterií získaných ze 100 elektromobilů) V roce 2010 0,348 GWh pro elektromobily V roce 2016 33,5 GWh pro elektromobily

Li-Ion akumulátory : Bateriové systémy Obdobný projekt společností Chubu Electric Power, Toyota testovací instalace o kapacitě 10 MWh založené na Ni-MH akumulátorech z hybridů a následně z Li-Ion