Este artigo começa por apresentar a definição, a classificação e as tendências de desenvolvimento de vários tipos de armazenamento de energias renováveis e explora em pormenor as suas funções e perspectivas de mercado.
1) O que é o armazenamento de energia renovável?
As tecnologias de armazenamento de energias renováveis podem ser divididas em duas categorias: física e química. As tecnologias de armazenamento físico incluem o armazenamento de eletricidade (armazenamento de energia por bombagem de água, armazenamento de energia de ar comprimidoarmazenamento de energia em volantes de inércia, armazenamento de energia em supercondutores, etc.) e armazenamento térmico (armazenamento de calor sensível, armazenamento térmico com mudança de fase, etc.).
O armazenamento de energia química inclui o armazenamento de eletricidade (baterias de iões de lítio/baterias de sódio-enxofre/baterias de fluxo/células de combustível/supercapacitores/armazenamento de hidrogénio e outro armazenamento eletroquímico de energia) e o armazenamento térmico (armazenamento termoquímico de calor).
2.Problemas e desafios actuais do armazenamento de energias renováveis
A intermitência e a aleatoriedade do armazenamento de energias renováveis colocam enormes desafios ao equilíbrio de energia do sistema elétrico. Para lidar com o problema do desequilíbrio de potência entre a produção de energia eólica/fotovoltaica a partir de fontes renováveis e as cargas de eletricidade, é necessário recorrer a tecnologias de armazenamento de energia.
Ou seja, armazenar energia eléctrica num sistema de armazenamento de energia quando há mais energia eléctrica e descarregar o sistema de armazenamento de energia quando a energia eléctrica é insuficiente. Suplementar a energia eléctrica.
Para além de realizar a translação de energia no tempo, a tecnologia de armazenamento de energia também pode realizar a translação de energia no espaço, ou seja, o armazenamento de energia é efectuado em áreas ricas em energia renovável e, em seguida, o meio de armazenamento de energia é transportado para áreas com défice de energia para uma utilização estável.
3. tecnologia de armazenamento de energia física
3.1 Armazenamento de energia renovável
- Armazenamento de energia por bombagem de água: O armazenamento de energia por bombagem de água é um tipo de armazenamento de energia com tecnologia madura e uma elevada taxa de cobertura no país e no estrangeiro.
- Armazenamento de energia por ar comprimido: O armazenamento de energia a ar comprimido é caracterizado por uma grande capacidade. Ao mesmo tempo, o armazenamento de energia por ar comprimido pode armazenar energia durante muito tempo.
- Armazenamento de energia no volante do motor: armazenamento de energia no volante do motor caracteriza-se pela sua elevada densidade de potência e longa vida útil.
- Armazenamento de energia por supercondutores: O armazenamento supercondutor de energia renovável tem uma taxa de conversão elevada e uma velocidade de resposta rápida
3.2 Armazenamento térmico de energia renovável
- Armazenamento de calor sensível: O armazenamento de calor sensível tem uma vasta gama de temperaturas de armazenamento de calor e é utilizado em domínios como armazenamento de energia fotovoltaica e produção de energia térmica.
- Armazenamento de calor por mudança de fase: A entalpia de mudança de fase do armazenamento de calor de mudança de fase é grande. Este armazenamento de energia renovável caracteriza-se pela sua elevada densidade energética e pelo pequeno volume do sistema.
4. Tecnologia de armazenamento de energia química
- Armazenamento eletroquímico de energia: Este armazenamento de energia começou a ser comercializado e aplicado em grande escala. As baterias de iões de lítio podem ser divididas em fosfato de lítio e ferro, titanato de lítio ternário,...
Além disso, existem baterias de sódio-enxofre, baterias de fluxo líquido, células de combustível (hidrogénio, metanol, carbonatos fundidos e óxidos sólidos, etc.), produção de hidrogénio a partir da eletrólise da água (múltiplos tipos de interligação energética entre eletricidade, gás e transportes) e supercapacitores.
- Armazenamento de energia térmica: Armazenamento de energia térmica tem uma elevada densidade de armazenamento térmico, pelo que pode ser armazenado a longo prazo.
Uma comparação exaustiva da maturidade e da aplicabilidade das tecnologias de armazenamento de energia supramencionadas, permite tirar as seguintes conclusões:
A tecnologia de armazenamento de energia hidroelétrica por bombagem está relativamente madura, mas depende de grandes reservatórios, o que limita o desenvolvimento do armazenamento de energia;
A tecnologia de armazenamento de energia por ar comprimido é amiga do ambiente e adequada para o desenvolvimento em grande escala. Ao mesmo tempo, pode ser associada à utilização de energia térmica para promover a absorção de calor das energias renováveis e tem boas perspectivas para o desenvolvimento do armazenamento de energias renováveis;
A tecnologia de armazenamento térmico é adequada para grandes necessidades de calor, grandes quantidades de energia renovável, requisitos de consumo de forma térmica, etc. Pode também desempenhar um papel importante na dissociação termoeléctrica espaço-temporal em sistemas de conversão de energia térmica que requerem calor.
No futuro, o armazenamento de energias renováveis representará uma percentagem elevada. O sistema energético continuará a desenvolver-se;
A tecnologia de armazenagem de energia a hidrogénio tem uma elevada densidade energética e pode ser utilizada para armazenagem em grande escala e regulação a longo prazo. A cooperação entre armazenamento de hidrogénio-célula de combustível, armazenamento de hidrogénio-pipeline-turbina de gás-rede expande ainda mais o âmbito de aplicação do armazenamento de energia para gás.
Esta tecnologia de armazenamento de energia é também uma tecnologia de armazenamento de energia em grande escala com potencial de desenvolvimento, mas a sua eficiência de conversão de energia é ainda baixa atualmente e requer inovação tecnológica;
A tecnologia de armazenamento eletroquímico de energia representada pelas baterias de lítio entrou inicialmente na comercialização e na aplicação em grande escala. Combinada com a procura de tecnologia de baterias de lítio em veículos eléctricos, o seu desenvolvimento será mais rápido.
No entanto, devido à sua capacidade de armazenamento eletroquímico de energia geralmente baixa, a aplicação do acesso ao armazenamento de energia em grande escala é limitada, mas pode ser utilizado como armazenamento de energia de capacidade (armazenamento de energia de água bombeada e armazenamento de energia de ar comprimido) para ajustar a frequência da rede.
A tecnologia de armazenamento de energia por supercondutores tem vantagens óbvias na resolução de problemas de qualidade de energia, tais como cortes instantâneos de energia e queda de tensão na rede eléctrica. No entanto, devido ao seu elevado custo, este tipo de armazenamento de energia renovável é atualmente pouco utilizado.
5. Resumo
Em suma, o consumo de energia renovável em grande escala exige uma garantia de capacidade em grande escala de armazenamento físico de energia e uma resposta rápida de armazenamento de energia química. A combinação eficiente dos dois será a tecnologia-chave para o armazenamento de energias renováveis no futuro.
No armazenamento físico de energia, a tecnologia avançada de armazenamento de energia por ar comprimido utiliza ar comum para o armazenamento de energia, não requer grandes reservatórios e pode atingir zero emissões de carbono através da tecnologia de armazenamento térmico acoplado.
O custo é significativamente reduzido após o armazenamento em grande escala (ao contrário do armazenamento químico de energia). Ocupará uma posição importante nos futuros sistemas energéticos com uma proporção relativamente elevada de armazenamento de energias renováveis.
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