Cet article commence par la définition, la classification et les tendances de développement des différents types de stockage des énergies renouvelables, et explore en détail leurs fonctions et les perspectives du marché.
1) Qu'est-ce que le stockage des énergies renouvelables ?
Les technologies de stockage des énergies renouvelables peuvent être divisées en deux catégories : la physique et la chimie. Les technologies de stockage physique comprennent le stockage de l'électricité (stockage de l'énergie par pompage), stockage d'énergie par air comprimé) et le stockage thermique (stockage de la chaleur sensible, stockage thermique à changement de phase, etc.)
Le stockage chimique de l'énergie comprend le stockage de l'électricité (batteries lithium-ion/batteries sodium-soufre/batteries à flux/piles à combustible/supercondensateurs/stockage de l'hydrogène et autres stockages électrochimiques de l'énergie) et le stockage thermique (stockage thermochimique de la chaleur).
2. Problèmes et défis existants en matière de stockage des énergies renouvelables
L'intermittence et le caractère aléatoire du stockage des énergies renouvelables posent d'énormes défis à l'équilibre électrique du système électrique. Pour résoudre le problème de déséquilibre entre la production d'énergie éolienne/photovoltaïque renouvelable et les charges électriques, nous devons nous appuyer sur les éléments suivants technologies de stockage de l'énergie.
Il s'agit de stocker l'énergie électrique dans un système de stockage d'énergie lorsqu'il y a plus d'énergie électrique, et de décharger le système de stockage d'énergie lorsqu'il n'y a pas assez d'énergie électrique. Compléter l'énergie électrique.
Outre la traduction de l'énergie dans le temps, la technologie de stockage de l'énergie peut également réaliser la traduction de l'énergie dans l'espace, c'est-à-dire que le stockage de l'énergie est effectué dans des zones riches en énergie renouvelable, puis le support de stockage de l'énergie est transporté vers des zones déficientes en énergie pour une utilisation stable.
3.Technologie de stockage physique de l'énergie
3.1 Stockage des énergies renouvelables
- Stockage d'énergie par pompage: Le stockage d'énergie par pompage est un type de stockage d'énergie dont la technologie est mature et dont le taux de couverture est élevé aux Pays-Bas et à l'étranger.
- Stockage d'énergie par air comprimé: Le stockage d'énergie par air comprimé se caractérise par une grande capacité. En même temps, le stockage d'énergie à air comprimé peut stocker de l'énergie pendant une longue période.
- Stockage d'énergie par volant d'inertie: stockage d'énergie par volant d'inertie se caractérise par une densité de puissance élevée et une longue durée de vie.
- Stockage d'énergie supraconducteur: Le stockage supraconducteur des énergies renouvelables présente un taux de conversion élevé et une vitesse de réaction rapide
3.2 Stockage thermique des énergies renouvelables
- Stockage de chaleur sensible: Le stockage de la chaleur sensible a une large plage de température de stockage de la chaleur et est utilisé dans des domaines tels que stockage de l'énergie photovoltaïque et la production d'énergie thermique.
- Stockage de chaleur à changement de phase: L'enthalpie de changement de phase du stockage de chaleur à changement de phase est importante. Ce stockage d'énergie renouvelable se caractérise par une densité énergétique élevée et un faible volume de système.
4. Technologie de stockage de l'énergie chimique
- Stockage électrochimique de l'énergie: Ce stockage d'énergie est entré dans une phase de commercialisation et d'application à grande échelle. Les batteries lithium-ion peuvent être divisées en phosphate de fer lithié, titanate de lithium ternaire,.
S'y ajoutent les batteries sodium-soufre, les batteries à flux liquide, les piles à combustible (hydrogène, méthanol, carbonates fondus et oxydes solides, etc.), la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau (interconnexion énergétique multiple entre l'électricité, le gaz et les transports) et les supercondensateurs.
- Stockage d'énergie thermique: Stockage d'énergie thermique a une densité de stockage thermique élevée, ce qui lui permet d'assurer un stockage à long terme.
Une comparaison détaillée de la maturité et de l'applicabilité des scénarios des technologies de stockage d'énergie susmentionnées permet de tirer les conclusions suivantes :
La technologie de stockage d'énergie par pompage est relativement mature, mais elle repose sur de grands réservoirs, ce qui limite le développement futur du stockage d'énergie ;
La technologie de stockage de l'énergie par air comprimé est respectueuse de l'environnement et se prête à un développement à grande échelle. En même temps, elle peut être couplée à l'utilisation de l'énergie thermique pour promouvoir l'absorption de la chaleur des énergies renouvelables, et offre de bonnes perspectives pour le développement du stockage des énergies renouvelables ;
La technologie du stockage thermique convient aux demandes de chaleur importantes, aux exigences de consommation de forme thermique de grandes quantités d'énergie renouvelable, etc. Elle peut également jouer un rôle important dans le découplage thermoélectrique spatio-temporel dans les systèmes de conversion d'énergie thermique qui nécessitent de la chaleur.
À l'avenir, le stockage des énergies renouvelables représentera une part importante. Le développement du système énergétique se poursuivra ;
La technologie de stockage de l'énergie par l'hydrogène a une densité énergétique élevée et peut permettre un stockage à grande échelle et une régulation à long terme. La coopération entre le stockage de l'hydrogène et les piles à combustible, le stockage de l'hydrogène, les pipelines, les turbines à gaz et les réseaux élargit encore le champ d'application du stockage de l'énergie électrique dans le gaz.
Cette technologie de stockage de l'énergie est également une technologie de stockage de l'énergie à grande échelle avec un potentiel de développement, mais son efficacité de conversion de l'énergie est encore faible à l'heure actuelle et nécessite une innovation technologique ;
La technologie de stockage d'énergie électrochimique représentée par les batteries au lithium est entrée dans la phase de commercialisation et d'application à grande échelle. Combinée à la demande de technologie des batteries au lithium dans les véhicules électriques, elle se développera plus rapidement.
L'application du stockage d'énergie à grande échelle est limitée, mais il peut être utilisé comme stockage d'énergie de capacité (stockage d'énergie par pompage et stockage d'énergie par air comprimé) pour ajuster la fréquence du réseau.
La technologie de stockage d'énergie supraconductrice présente des avantages évidents pour résoudre les problèmes de qualité de l'énergie tels que les coupures de courant instantanées et l'affaissement de la tension dans le réseau électrique. Toutefois, en raison de son coût élevé, ce type de stockage d'énergie renouvelable est actuellement peu utilisé.
5. Résumé
En résumé, la consommation à grande échelle d'énergies renouvelables nécessite à la fois une garantie de capacité à grande échelle du stockage physique de l'énergie et une réponse rapide de la part de l'Union européenne. stockage de l'énergie chimique. La combinaison efficace des deux sera la technologie clé pour le stockage des énergies renouvelables à l'avenir.
En ce qui concerne le stockage physique de l'énergie, la technologie avancée de stockage de l'énergie par air comprimé utilise de l'air ordinaire pour le stockage de l'énergie, ne nécessite pas de grands réservoirs et peut atteindre zéro émission de carbone grâce à la technologie de stockage thermique couplée.
Le coût est considérablement réduit après le stockage à grande échelle (contrairement au stockage d'énergie chimique). Il occupera une place importante dans les futurs systèmes énergétiques avec une proportion relativement élevée de stockage d'énergie renouvelable.
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