تخيل مدينة حيث تبقى الأضواء مشرقة حتى عندما تضاء ضوء الشمس وتختفي الرياح، حيث تستمر المصانع في الزئير دون انقطاع.أنظمة تخزين طاقة الشبكةولكن كيف تعمل هذه الأنظمة بالضبط، وما هي الإمكانات التحولية التي يحملونها لمستقبل الطاقة لدينا؟
تخزين الشبكة: خزان الطاقة
تعمل أنظمة تخزين الطاقة (ESS) كمخازن كهربائية. إنها تخزن الطاقة (من الكهرباء أو المصادر المتجددة) خلال فترات انخفاض الطلب وتطلقها عند الحاجة ،معالجة متطلبات الطاقة المتغيرة عبر أطر زمنية مختلفةتلعب ESS دورًا محوريًا في الحفاظ على استقرار الشبكة وتحسين كفاءة استخدام الطاقة ، وغالبًا ما يتم نشرها جنبًا إلى جنب مع منشآت الإنتاج لتعزيز الفوائد الاقتصادية.
تقنيات تخزين متنوعة: مجموعة من الحلول
حاليًا ، تهيمن خمس تقنيات تخزين أساسية على التطبيقات التجارية في الولايات المتحدة ، مرتبة حسب إجمالي طاقة الإنتاج اعتبارًا من عام 2022:
تُظهر التقنيات الناشئة مثل المكثفات الفائقة، التخزين المغناطيسي فائق التوصيل، والأنظمة القائمة على الهيدروجين تطوراً واعدًا.استخدام الكهرباء خارج أوقات الذروة لإنشاء الجليد للاحتياجات التبريد خلال النهار.
مقاييس القدرة: الطاقة مقابل الطاقة
يتم تقييم أنظمة التخزين من خلال قياسين رئيسيين:
تصنف إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) الأنظمة حسب طاقة الطاقة:
كمصادر ثانوية للطاقة، فإن أنظمة التخزين تستهلك طاقة أكثر أثناء الشحن مما تقدمه أثناء التفريغ.تقرير تقييم الطاقة البيئية لكل من الناتج الإجمالي (الإنتاج الفعلي) والإنتاج الصافي (الإنتاج ناقص التكلفة / الخسائر التشغيلية)، مع الأرقام الصافية عادةً سلبية لتجنب العد المزدوج.
مشهد التخزين في الولايات المتحدة (2022)
| التكنولوجيا | المرافق | الطاقة (MW) | الطاقة (MWh) | الناتج الإجمالي (MWh) | الناتج الصافي (MWh) |
|---|---|---|---|---|---|
| المضخات الهيدروليكية | 40-152 | 22,008 | لا | 22,459,700 | -6،033,905 |
| تخزين البطارية | 403-429 | 8,842 | 11,105 | 2,913,805 | -539,294 |
| الطاقة الشمسية الحرارية | 2-3 | 405 | لا | لا | لا |
| الهواء المضغوط | 1-2 | 110 | 110 | لا | 57 |
| العجلات المتحركة | 4-5 | 47 | 17 | لا | 0 |
لا تزال المياه المائية المضخة مهيمنة في القدرة والإنتاج، في حين أن تخزين البطارية يظهر نموا سريعا.
التطبيقات والفوائد
توفر أنظمة التخزين قيمة متعددة الأوجه عبر النظام البيئي للطاقة:
التطبيقات تنقسم إلى فئتين زمنيتين:
ملامح نشر التكنولوجيا
المضخات الهيدروليكية
تلبي المنشآت المائية المضخة في الولايات المتحدة البالغ عددها 40 منشأة (22,008 ميجاوات) في المقام الأول الطلب على التبريد الصيفي.مع خمس ولايات تستضيف 61% من القدرة الوطنية.
تخزين البطارية
وصلت أنظمة البطاريات على نطاق المرافق إلى 8842 ميجاوات / 11،105 ميجاوات الساعة بحلول عام 2022 ، مع إضافة 4807 ميجاوات في ذلك العام فقط. تستضيف كاليفورنيا وتكساس وفولوريدا 83٪ من القدرة.يهيمن اليونات الليثيوم بسبب الكفاءة والاستجابة، مع 207 منشأة تقع مع مصادر الطاقة المتجددة (معظمها الطاقة الشمسية).
بطاريات صغيرة الحجم
تحت 1 ميجاوات مجموع الأنظمة 1,094 ميجاوات في 42 ولاية في عام 2021 ، مع 71٪ مرتبطة بتركيبات الطاقة الشمسية المعدة بالشبكة.
تخزين الحرارة الشمسية
تستخدم محطتان تشغيليتان (450 ميجاوات مجتمعة) تخزين الملح المنصهر ، بقيادة منشأة سولانا في ولاية أريزونا التي تبلغ قدرتها 280 ميجاوات.
الهواء المضغوط
لا يزال محطة ماكينتوش في ولاية ألاباما التي تبلغ قوتها 110 ميجاوات هي المنشأة التشغيلية الوحيدة ، التي تستخدم تخزين كهف الملح مع مكملات الغاز الطبيعي.
العجلات المتحركة
تتخصص أربع أنظمة تشغيلية (47 ميجاوات إجماليًا) في تنظيم التردد ، حيث تستضيف نيويورك / بنسلفانيا طاقة 40 ميجاوات.
توقعات المستقبل
يظهر خط أنابيب التخزين نمواً ملحوظاً، خاصة بالنسبة للبطاريات:
وتشمل محركات النمو توسع الطاقة المتجددة، والحوافز الحكومية، وتطور هياكل السوق. في حين لا توجد مشاريع جديدة للطاقة الكهربائية المضخة أو عجلات الطيران في الوقت الحالي تقارير إلى EIA، FERC قائمة 2،672 ميجاوات من المشاريع المائية قيد المراجعة مع 47و960 ميجاوات في مراحل التراخيص الأولية في 21 ولاية.
مع انخفاض التكاليف وتطور التكنولوجيات، سوف يصبح تخزين الطاقة أكثر فأكثر حجر الزاوية للشبكات القابلة للتحمل والتي تعمل بالطاقة المتجددة - مما يتيحنظم طاقة أكثر كفاءة للأجيال القادمة.
الهاتف :: 15211040646
Arabic
