Enerji depolama bir yedek miktarını ayarlamak için olan enerji bir gelen kaynak daha sonra kullanılmak üzere, hali hazırda kullanışlı bir biçimde, belirli bir yerde. O ile değere gerekli verimliliği , yenilenebilir enerji ve temiz olduklarında aralıklı gibi rüzgar ve güneş enerjisi . Mağaza ısı veya elektrik enerjisi ağlarını stabilize ve düzensizlikleri pürüzsüz olabilir üretim / tüketim özellikle ada sitelerinde veya izole üzerine, yenilenebilir enerji geliştirme bağlamında.
Burada esas olarak, doğrudan stokların yönetimi (özellikle fosil yakıt stokları ) veya stokların yok edilmesi ile değil, mevcut enerjiden bir stok yaratılmasından oluşan operasyonla ilgileniyoruz .
Enerji üretimi için depolama esastır: gerçekte, yaygın ve ekonomik olarak “enerji üretimi” olarak adlandırılan şey:
Depolama, anında kullanılmayan, daha sonra, talebin daha önemli olacağı zaman sahip olunması için enerji akışlarından elde edilen bir enerji rezervinin oluşturulmasıdır .
Doğa, doğal olan, örneğin enerjiyi depolayan “yeni” (fosil dışı) biyokütle , Dünya'nın iklimsel döngüsü (vb yağmur, kar,), gelgit, vb Bazı doğal depolama gerçekleşir sadece. 'Üzerinde jeolojik zamanların ölçeğine ( kömür , petrol ve gaz oluşumu ) veya yıldız fenomenlerinden ( radyoaktif elementlerin nükleosentezi ) kaynaklanır. Bugün, fosil yakıt stokları tükeniyor, yenilenmeleri insan yaşamının zaman ölçeğinde son derece küçük, bu yüzden bu kaynaklar yenilenemez olarak kabul ediliyor .
Gelen XXI inci yüzyılın enerji depolama insan toplumları ve endüstri için hayati bir konudur. Devletler için enerji bağımsızlığı stratejik ve ekonomik olarak gereklidir. Bireyler ve işletmeler için enerji, beklenmeyen elektrik kesintileri olmaksızın talep üzerine zorunlu olarak mevcut olmalıdır. Herhangi bir arz kesintisi, sağlık ve güvenlik vb. gibi yüksek bir ekonomik ve sosyal maliyete sahiptir . ; örneğin, bir hastanede elektrik kesintisi feci sonuçlara yol açabilir, bu nedenle birkaç acil durum jeneratörü ve yakıt stoğu ile donatılmıştır .
Enerji depolaması üç ana motivasyona yanıt verir:
2015 yılında Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (IRENA) 2030 yılında yenilenebilir enerjilerin% 45'lik bir penetrasyon oranı hedef için, küresel enerji depolama ihtiyacı 150 sağlamak kapasiteli karşılık edeceğini tahmin GW 325 piller tarafından ve GW tarafından pompalama istasyonları .
yayınlanan bir araştırmaya göre ağustos 2019tarafından America Merrill Lynch Bank , küresel elektrik üretiminin% 6 uyarınca 2040 yılına kadar pillerde depolanan olabilir BloombergNEF az 10 artıracak gezegende yüklü depolama kapasiteleri GW 1000'den için 2019 yılında GW 2040 yılında.
Enerji arzındaki bir kesinti, bir ülkenin ekonomisini ciddi şekilde bozabilir ve hayati işlevleri tehlikeye atabilir: savunma, sağlık sistemi vb. Bu nedenle, özellikle jeopolitik bir kriz durumunda, arz akışındaki bir kesinti ile başa çıkmak için yeterli stoka sahip olmak esastır.
İlk petrol krizi ülkeleri tarafından petrol teslimatında da uyumlu damla yarattığı 1973, Petrol İhraç Eden Ülkeler Örgütü'nün (daha sonra 12 üye ek katıldı) 16 en sanayileşmiş ülkeleri getirdi petrol fiyatlarındaki bir artış tetikler, oluşturma Uluslararası enerji Ajansı , enerji politikalarını koordine ve kaynakların rasyonel bir ekonomi kurmak için sorumlu. IEA'ya katılmak için, bir ülke, IEA tarafından acil durum önlemlerine karar verilmesi durumunda hükümetin hemen kullanabileceği 90 günlük ithalata eşdeğer petrol rezervlerine sahip olduğunu kanıtlamalıdır; ayrıca ulusal petrol tüketimini %10 oranında azaltabilecek bir karne programı geliştirmiş olmalıdır.
2011 yılında, ilk Libya iç savaşı bu ülkenin üretiminde düşüşe neden olduğunda, IEA bu stratejik rezervlerden 60 milyon varil geri çekme kararı aldı.
En önemli stratejik petrol rezervi olan Amerika Birleşik Devletleri, 2011 yılı sonunda 696 milyon varile veya 82 günlük net ithalata ulaştı .
Gaz stokları Fransa'da gaz sisteminin önemli bir operasyonda rolü ve güvenliğini oynar, 144 toplam 13 yeraltı depolama tesisleri TWh depolama kapasitesinin veya 2012 yılında net doğalgaz ithalatının% 30'unu.
Avrupa Birliği'nin enerji arzını güvence altına alma politikası , "Güvenli, rekabetçi ve sürdürülebilir enerji için bir Avrupa stratejisi" başlıklı 2006 Yeşil Kitap'ta yer almakta ve özellikle "gaz stoklarına ilişkin AB'ye acil bir durumda Üye Devletler arasındaki dayanışma ilkesine göre tepki verme araçları ”. 2010 yılında kabul edilen bu yeni düzenleme, her Üye Devletin acil durum planları ve risk değerlendirmeleri oluşturmaktan ve gaz şirketlerinin belirli depolama hedefleri belirlemeden arz güvenliğini garanti altına almak için gerekli önlemleri almasını istemekten sorumlu bir yetkili makam atamasını gerektirmektedir. Her şeyden önce, arzı çeşitlendirmek (güneyden Rusya'yı geçen gaz boru hatları, LNG limanları ) ve özellikle gaz boru hatlarının çift yönlü yapısı olmak üzere değişim kapasitelerini iyileştirmek için önlemleri teşvik ediyor .
Nükleer enerjide, nükleer yakıt döngüsünün yukarı akış kısmında bulunan uranyum ( uranyum heksafloride dönüştürme , zenginleştirme , düzeneklerin imalatı , reaktörde yakıt), arz kesintisine karşı yüksek direnci garanti eden birkaç yıllık tüketimi temsil eder.
Nükleer santral güvenliğinin temel kurallarından biri, acil durum cihazlarının yedekliliğidir: her santral, elektrikten devralmak için yakıt stokları ile birlikte dizel grupları gibi birkaç elektrik enerjisi kaynağına sahip olmalıdır . devre pompaları çalışıyor.
Elektrik üretiminin talebe göre ayarlanması, özellikle gazla çalışan elektrik santralleri olmak üzere, istendiğinde modüle edilebilen üretim araçlarının kullanılmasıyla yapılır; ait sözleşmeleri silme yüksek talep dönemlerinde onların tüketim tamamını veya bir kısmını durdurabilecek tüketicilerle sonucuna da, yine, bu ayarlamayı marjinal katkıda bulunur. Akıllı şebekeler kullanılarak enerji talebinin kontrol edilmesinde daha da ileri gidilmesi planlanmaktadır .
Enerji santrallerinin sahasında kömür veya gaz stokları gibi depolama araçları da kullanılmaktadır. Elektrik depolamanın ana yolları:
Fransa'da temsil edilen rezervuarlarla donatılmış hidroelektrik santralleri, 2012'de hidroelektrik parkın gücünün %70'i, ancak üretimin sadece %48'i; kalan %52'si ( "nehir tipi" santraller ) modüle edilemez ve rüzgar türbinleri ve güneş enerjisi ile birlikte, kontrol edilememesi veya modüle edilememesi anlamında "ölümcül" üretim olarak adlandırılan yenilenebilir enerjilerin bir parçasıdır.
Rezervuarlı santraller arasında, Fransa'da 2012 yılında toplam 4.173 MW olan altı ana pompalı depolama santralleri , pik dışı üretim fazlalarını kullanarak düşük seviyelerinden suyu pompalamak için arz-talep ayarlamasında çok önemli bir rol oynamaktadır. pik saat talebinin bir kısmını karşılamak için kullanılabilecek bir potansiyel enerji rezervi yaratır.
Gaz stokları gaz sisteminin işleyişinde önemli bir rol oynamaktadır: onlar talep değişikliklerine, özellikle mevsimsel değişikliklere gaz akışının temini uyum sağlamasına olanak. Örneğin, Fransa, Storengy , bir yan GDF Suez ve Teréga , eski bir yan Toplam sırasıyla on üç sitesi (114 yönetmek TWs depolama kapasitesi) ve iki bölgelerini (30 TWs net ithalat% 30, örneğin toplam) 2012 yılında doğalgaz; on iki bölge akiferde, üçü tuz boşluklarında; ayının başında gözlemlenen soğuk algınlığı sırasındaşubat 2012, ulusal arzın %60'ına kadar depolama sağlanmıştır.
“Nehir tipi” elektrik santrallerindeki üretim düzensizliği, esnek üretim araçlarının yanı sıra hidroelektrik baraj stoklarının kullanılmasıyla uzun süredir telafi edilmektedir .
Ölümcül üretimle (ne ayarlanabilir ne de kontrol edilebilir) iki yeni yenilenebilir enerji kategorisinin yükselişi: rüzgar ve güneş, elektrik depolama ihtiyaçlarına yeni bir boyut kazandırdı.
Danimarka İsveç ve Norveç'te, olanlarla, çeşitli denizaltı kablosuyla ağını arabağlantı yoluyla 2013 yılında, elektriğinin% 33 kendi rüzgar nesil rekor yüzdesini artırmak başardı hangi İskandinav enerji pazarının NordPool kısmen, hiç buna izin rüzgar fazlalıklarını rüzgarlı dönemlerde bu iki ülkeye satarak elektrik üretimlerini azaltacak, barajlarında su depolayacaklar ve Danimarka'da az rüzgarlı bir dönemde hidroelektriği yeniden satmak için kullanacaklar; Danimarka'nın 2020 yılına kadar rüzgar enerjisi payını %50'ye çıkarma hedefi, enerji talebini kontrol etme yöntemleri ve akıllı elektrik şebekelerinin kullanımı, örneğin elektrikli araçların pillerinin şarjını ve ısı pompalarının çalışmasını modüle etmek için inceleniyor. rüzgar üretimine göre.
Ancak Almanya veya Birleşik Krallık gibi diğer ülkeler önemli hidroelektrik potansiyeline sahip olacak kadar şanslı değiller; onlar kesinlikle pompalanan depolama tesislerinde (6352 donatıldı MW Almanya'da ve en az 2828 MW Birleşik Krallık'ta), ancak en son, bu Goldisthal'da Almanya ve içinde Dinorwig 2003 ve 1984 Birleşik Krallık'ta, tarih; Devam eden projeler yerel muhalefet tarafından engelleniyor.
Üç Alp ülkesinin enerjiden sorumlu bakanları: Almanya, Avusturya ve İsviçre 5 Mayıs 2012, gelecekte elektrik üretimi için yenilenebilir enerjilerin geliştirilmesinin, taşıma ve depolama kapasitelerinin buna uygun bir şekilde güçlendirilmesi olmadan yapılamayacağını ve şu anda mevcut olan tek büyük ölçekli depolama tekniğinin pompalı depolama tesisleri olduğunu açıkladı . Bu tekniği teşvik etme çabalarını koordine etme sözü verdiler. Üç ülkenin elektrik sektörünün profesyonel birlikleri, hükümetlere düzenleyici ve mali kolaylaştırma önlemleri çağrısında bulunarak pompalı depolamayı teşvik etmek için ortak bir girişim başlattı. 2012'de Avrupa'nın pompalanan depolama kapasiteleri 45 GW'a ulaştı (170 santral), bunun %75'i Almanya, Fransa, İspanya, İtalya, İsviçre ve Avusturya'nın başını çektiği sekiz ülkede; 2020 yılında 27 için altmış projeler etrafında planlanan GW özellikle İspanya'da ve onların eklemek için plan üç Alp ülkelerde, cari 12.5 GW (6.5 GW Almanya'da, 4.3 GW Avusturya'da ve 1, 7 GW İsviçre'de) 11 GW ek 2020 (4 tarafından GW Almanya'da, 3,5 GW Avusturya'da ve 3.5 GW İsviçre'de).
Üçüncü sanayi devriminin fikirleri doğrultusunda, özellikle hidrojenin depolanması veya elektrikli araç pillerinin, akıllı elektrik şebekeleri kullanılarak yeniden şarj edilmesini modüle ederek fazla rüzgar veya güneş enerjisini depolamak için kullanılması için çok çeşitli projeler üzerinde çalışılmaktadır. Jeremy Rifkin tarafından başlatıldı . Fransa'da, RTE tarafından 2019'da başlatılan yüksek enerji yoğunluğuna sahip NMC lityum-iyon piller (nikel, manganez, kobalt) üzerinde depolamaya yönelik Ringo projesi , rüzgar ve güneş üretiminde ara sıra meydana gelen fazlalıkların düzeltilmesini denemeyi amaçlıyor.
Jean-Marc Jancovici , küresel düzeyde elektrik üretiminin 23.000 TWh / yıl olduğuna dikkat çekerken, CEA'da piller konusunda uzmanlaşmış bir araştırmacı olan Fabien Perdu'ya göre, bilinen tüm lityum rezervlerinin yaklaşık 250'ye ulaşmasına izin vereceğini belirtiyor. TWh depolama (bir kez); bu da küresel tüketimin yalnızca beş gününü temsil ediyor. Bu değerler akülerde mevsimler arası depolamayı öngörebilmek için yeterli değildir: Yıl boyunca arzı garanti altına almak için en az bir aylık tüketim biriktirebilmek gerekir.
Diğer yaklaşımlar, yüksek enerji tüketen cihazları (örneğin elektrikli ısıtma, sıcak su ve soğutma sistemi) tahmini üretim ve tüketime uyacak şekilde düzenlemek, kışın akşamları tepe noktaları gibi düzensizlikleri önlemektir (bkz. elektrik tüketimini silme ); ancak tüketimin bir kısmı taşınamaz (asansörler, aydınlatma, yemek pişirme, TV, invertörsüz veya pilsiz bilgisayarlar vb. ) ve seyahat süresi birkaç saatle sınırlıdır: ısıtmayı birkaç saatliğine kapatmak mümkün değildir. rüzgarsız ve güneşsiz günler.
Mahzene veya garaja takılan bir pil sayesinde evde elektriğin depolanması, çoğunlukla çatılara sabitlenen fotovoltaik paneller sayesinde evde elektrik üretimi ile gelişiyor. Wood Mackenzie'ye göre Avrupa'da konut elektrik depolaması önümüzdeki beş yılda (2019) beş kat artarak 2024'te 6,6 GWh'ye ulaşacak . Pazar, hükümetin 2013'ten itibaren konut güneş enerjisi gelişimini teşvik ettiği Almanya'da yoğunlaşıyor. İlk yıllarda kamu yetkilileri kurulum maliyetinin %30'unu karşılamıştır. Bu pay 2018'de %10'a, o zamandan beri ise sıfıra düştü.1 st Ocak 2019. Ancak, özellikle panellerin ve pillerin fiyatları aynı anda düştüğünde, bu ivme 125.000 evin donatılması için yeterliydi. Wood Mackenzie'ye göre, evde üretilen elektriğin fiyatı tedarikçiler tarafından pazarlanan fiyatlara yaklaştıkça, konut depolama pazarı artık Almanya, İtalya ve İspanya'da sübvansiyonlar olmadan büyüyebilir; Fransa'da teşvik daha düşüktür, EDF ve rakipleri tarafından satılan elektrik kıtadaki en ucuzlar arasındadır.
Yenilenebilir enerjilerle ilişkili olarak, ekonomik açıdan cazip bir maliyetle depolama, enerji geçişini ve yenilenebilir enerjilerin genelleştirilmiş kullanımını hızlandırmayı mümkün kılacaktır. Güneş enerjisinin maliyeti zaten keskin bir şekilde düşmüş olsa da, pillerin veya diğer enerji depolama yöntemlerinin maliyetindeki önemli bir düşüşle bağlantılı bu eğilimin devam etmesi, Hermann Scheer'in "dördüncü sanayi devrimi" olarak adlandırdığı şeyin ortaya çıkmasına izin verecektir . Nitekim, Deutsche Bank tarafından yayınlanan bir rapora göre ,Mart 2015, depolama maliyeti 2015 ve 2020 arasında yediye bölünebilir, 14'ten 2 c € / kWh'ye kadar . Deutsche Bank'ın bir başka raporuna göre, fotovoltaik ve depolama maliyetindeki ortak düşüş, 2050'de fotovoltaik enerjinin %30'una ulaşacak.ocak 2015, enerji güvenliği ve enerji ve ekolojik geçiş açısından genel ilgi alanına giren yeni perspektifler açmak . 2020'de 2 sent/kWh ve 2025'te PV için 4,1 sent/kWh'lik bir depolama maliyeti, PV'nin maliyetini 61 €/MWh'ye düşürerek , diğer enerji kaynaklarının tam maliyetine kıyasla ucuz hale getirecektir. Fraunhofer Enstitüsü tarafından hazırlanan bir rapora göre, fotovoltaiklerin maliyeti 2025'te 4–6 c € / kWh'ye ve 2050'de 2–4 c € / kWh'ye düşebilir.
Akü fiyatlarındaki bu düşüş, 2020 yılında elektrikli araçlar için petrole olan bağımlılığı azaltacak ve orta vadede ortadan kaldıracak, aynı zamanda benzin, sera gazları ve kirlilik emisyonlarını azaltacak toplu bir elektrikli araç pazarının ortaya çıkmasına da olanak sağlayacaktır.
Biyokütle, rüzgar veya yağmurdaki güneş ışığı gibi ortam enerjisini depolamanın doğal yolları dışında, tersine çevrilebilir enerji depolaması, depolanan enerjinin geri kazanılmasından (enerjinin 'enerji) alınmasından oluşan ters işlemle ilişkilidir. Bu iki depolama/geri alma işlemi bir depolama döngüsü oluşturur. Bir döngünün sonunda, depolama sistemi ilk durumuna (ideal olarak "boş") döner; depolama daha sonra yeniden oluşturuldu.
Enerji verimliliği enerji miktarı arasındaki oran, bir döngü karşılık gelir başlangıçta saklamak için aranan bu enerjinin miktarı üzerinde iyileşti. Bu oran, sınırsız olarak kabul edilebilecek (sıfıra bölme) ortam enerjisini depolamanın doğal yolları dışında, genellikle birden azdır, çünkü depolanacak enerjiyi kimse sağlamaz, ki bu aslında bedavadır.
Enerji verimliliği , enerji depolama döngüsünün depolama doğası ve depolama veya alma işlemleri sağlamak için uygulanan fiziksel sistemlerde büyük ölçüde bağlıdır.
Her durumda, iki depolama ve geri alma işleminin her biri değişmez bir şekilde enerji veya malzeme kayıplarına neden olur: ilk enerjinin bir kısmı tam olarak depolanmaz ve depolanan enerjinin bir kısmı tamamen geri kazanılmaz. Ancak doğal ortam enerjisi için, bu kayıplar temel olarak gerekli olabilecek yatırımların ekonomik amortismanını etkiler: insanlar onu yakalamasa bile güneş ışığı gelir.
Küçük ölçekte, elektrik biçiminde kullanım için enerji depolaması, esas olarak elektrokimyasal ( hücreler ve piller ) ve elektriksel ( kapasitörler ve " süper kapasitörler ") depolamadan oluşur . Küçük rezervlerin oluşturulmasına izin verir, ancak pratik açıdan çok önemlidir. Böylece, ortak mobil uygulamalar (yanında lityum piller , araba aküleri , vb ), bu sektörün depolanmasını artıracağını aralıklı elektrik (özellikle güneş ve rüzgâr). Konut kullanımı, bu mümkün depolamak kılacak ve öz - tüketmek ile donatılmış bir evin elektrik üretimini fotovoltaik güneş kolektörleri bir ile ilişkilendirerek, "akıllı" elektrik şebekesi (bölüm arasında Jeremy Rifkin 'ın Üçüncü Sanayi Devrimi ).
Kimyasal enerji biçiminde depolama, örneğin pillerde yaygın olarak kullanılır, ancak hacim ( megawatt-saat veya MWh olarak ifade edilir) açısından en önemli depolama yöntemini temsil etmez . Antropojenik karbon emisyonlarını daha iyi düzenleme avantajına sahip olan endüstriyel faaliyetlerin yakınında toplu kimyasal depolama da mümkündür . Örneğin, CO dönüşümü 2metan sentetik içinde çimento veya ateşlenmiş enerji santrallerinden , katalizörler kullanılarak , tutulmasına izin verin . Gaz, fermantasyondan değil ( metanojenik metabolizma ile ) elektrikten üretildiğinde “ metanlaşma ”dan söz ederiz . Areva bir ile bu konuda araştırmalar yapan EIG EURODIA, bir araya getiren Air Liquide ve GDF Suez kullanma fikri ile, nükleer elektrik .
Güneş enerjisinden elde edilen biyokütleGüneş enerjisinden enerji açısından zengin moleküllerin üretilmesi ( fotosentez ) ve kolay kullanılabilir olması yaşamın temelidir. İnsan, doğal olarak depolanan bu enerjiyi, tümü yanıcı olan çeşitli biçimlerde geri kazanır:
Olarak yanma en yaygın enerji işlemi devam yakıt depolama en çok gelişmiş olduğu . Çoğu eyalette stratejik petrol ve/veya kömür rezervleri bulunur . Bu fosil yakıtlar , kış için depolanan odun enerjisi ve agroyakıtlarla desteklenir .
Enerjinin biyokütle formunda üretimi ve depolanması birkaç ay gerektirir ve düşük enerji verimliliğine sahiptir : fotosentez, mevcut güneş enerjisinin yalnızca yaklaşık %1'ini geri kazanır ve dahası, ihmal edilemez kullanım (yetiştirme, taşıma, dönüşüm) enerji maliyetlerini içerir. ve bitkilerin yanması).
Petrol türevlerinin ve biyokütlenin yakıt olarak kullanılması, canlılar tarafından üretilen moleküllerin ilginç özelliklerinden yararlanmamaktadır. Yenilenebilir biyokütle için gıda üretimi ile rekabet sorunu var.
Kömür, petrol veya petrol gazı stoklarına gelince, bunların oluşumları, güneş enerjisinden ve hatta yenilenebilir biyokütleden bile daha az verimli olarak milyonlarca yıla yayılmıştır. Artık gerçekleşmiyor. Bu nedenle yenilenemez bir stoktur.
Tüm bu nedenlerle biyokütle henüz tam olgunluğuna ulaşmamış bir depolama yöntemidir.
Elektrokimyasal potansiyel ve elektrikElektrik bir ikincil enerji ve bir enerji taşıyıcısı transformasyonu sonucu, birincil enerji . Üretildikten sonra anında tüketilir veya kaybolur. Doğrudan depolanamaz (bir kapasitör dışında ) ve bu nedenle depolanacak başka bir enerji biçimine dönüştürülmelidir.
Dev elektrokimyasal akümülatörler tarafından elektriğin büyük ölçüde depolanması hiçbir zaman denenmedi. Bu akümülatörler ağır, pahalı ve sınırlı bir ömre sahip olacaktır. Ayrıca kullanım ömürlerinin sonunda kirlilik sorunları ( asitler ve ağır metaller ) ve normal kullanım koşulları dışında yangın hatta patlama riski oluştururlar.
Öte yandan, birçok sistem bağlantısı kesilmiş elektrik dağıtım şebekesi kullanım akümülatör bataryaları veya birincil hücreler . Bunlar genellikle küçük cihazlardır ( ev aletleri , elektronik veya araç elektroniği). Lityum piller taşınabilir elektronik uygulamalarda yaygın için fazla% 95 olan telefonlar , dizüstü , kameralar ve fotoğraf makineleri 2003 yılında piyasaya sürülen 1150000000 lityum pillerle.
2010'lardan bu yana, bu uygulamalar elektrikli araçlara olan ilgiyi yeniden canlandırdı . Bisiklet ve elektrikli araçlar ve melez daha kullanarak lityum piller (Lipo ve çözeltiler esas LMP).
Kapasitörler ortalama ve büyük kapasiteli, kimyasal kapasitör veya türleri süperkapasitör , cihazlarda çok yaygın mağaza enerji ve elektrokimyasal çiftler geliştirmek için başka bir yoludur makine ile veya olmadan elektrik elektronik tahta.
Nanoparçacıklarda lityum-demir-fosfat (LFP) piller. Bu, Hydro-Quebec'in Aquitaine Enerji Fabrikaları iştirakinin Aquitaine bölgesi ile Lacq'ta oluşturulan projesidir . Bu malzemeler bol ve ucuzdur. Bu piller, enerjiyi “lityum-iyon”dan on kat daha iyi depolayacaktır; Lityum iyon piller için 1.000'e kıyasla 30.000 yeniden şarj döngüsünü destekler. Ömürleri, lityum iyon piller için üç yıla karşılık on yıl olacaktır. Elektrikli bir araba için beş yıl içinde 500 km özerkliğe izin verecekler . Hedef, fiyatları üç veya beşe bölecek şekilde ayda beş milyon pil hücresi üretmek; 2017'de üretime başlamalı. Altı yılda toplam 545 milyon euro yatırım yapılmalı. Atom Enerjisi ve Alternatif Enerjiler Komisyonu ve Arkema grup projesinde katıldı.
Teknolojik gelişmeler, örneğin nanoteknolojilerin kullanımıyla, pillerin kendi malzemeleriyle ilgilidir . Örneğin 2017 yılında NaWa Technologies karbon pil üretimini sanayileştirmeye hazırlanıyor; şirket, bir milyon şarj döngüsü ile geleneksel bir pile göre 1.000 kat daha kısa yeniden şarj sürelerini duyurdu. Nanomakers, bir başlangıç gelen CEA , ilgili lityum iyon pil yapmak için bir silikon karbür nanotoz kullanılarak yerine grafit ile anot yoğunluğunu arttırmak için çalışır "on daha etkili kez" 2017 yılı sonuna kadar ve beklediği sonuçları.
Enerji depolama, kapasite ve reaktivitede artma eğilimi gösterir (milisaniye mertebesinde açıklanan reaksiyon süresi). Örneğin Akuo Energy , Mauritius'ta 4 MWh hızlı pil devreye aldı .
Elektrik depolamayı rekabetçi bir faaliyet ( enerji piyasasının liberalizasyonu tarafından teşvik edilen bir eğilim ) veya rekabetçi olmayan (özellikle "şebeke tıkanıklığı, izole sistemler bağlamında piyasa başarısızlıklarını hafifletmek için) yapmak konusunda bir tartışma vardır. , pazar gücü ” ).
GazMevcut enerji, daha az enerji bakımından zengin (veya kullanımı daha az uygun olan) moleküllerden yanıcı gazları sentezlemek için kullanılabilir. Metan veya hidrojen gibi ya da bir ara ürün amonyak , öngörülür.
MetanYenilenebilir enerjilere geçiş amacıyla, Avusturyalı Solar Fuel Technology ( Salzburg ) şirketinden araştırmacılar, Leipzig'deki Fraunhofer Rüzgar Enerjisi Araştırma Enstitüsü (IWES), Stuttgart'taki (ZSW) güneş enerjisi ve hidrojen araştırma merkezi ile işbirliği içinde. ) ve Linz Üniversitesi metan formunda enerji depolamak için bir çözüm geliştirdi . Rüzgar veya fotovoltaik kaynaklı fazla elektrik enerjisi, suyu hidrojen ve dioksijene ( suyun elektrolizi ) parçalamak için kullanılır , daha sonra hidrojen, metanasyon yoluyla karbon dioksit ile birleştirilir ( Sabatier reaksiyonu ).
Bu işlemin ana avantajlarından biri, örneğin güneş ve rüzgarın enerji ihtiyacını karşılayamadığı dönemlerde, depolama kapasitesi Almanya'nın metan ihtiyacını birkaç ay boyunca karşılamaya yetecek olan mevcut altyapıları (rezervuarlar ve gaz boruları) kullanmaktır. .
Gaz taşıyıcı tarafından yönetilen bir Fransız sanayi konsorsiyum GRTgaz , GDF Suez grubunun bir yan kuruluşu resmen başlangıcını başlattıaralık 2015Fos-sur-Mer'de (Bouches-du-Rhône) bulunan “Jüpiter 1000” adlı bir gösterici . Elektriği doğal gaz şeklinde depolamakla ilgilidir. Elektriği gaza dönüştürme işlemi (İngilizcede power to gas ), elektriğin suyun elektrolize edilmesi için kullanılması ve daha sonra CO2 ile birleştirilecek olan hidrojen elde edilmesinden oluşur .Fransız Atom Enerjisi ve Alternatif Enerjiler Komisyonu ile Atmostat arasındaki teknolojik ortaklığın bir parçası olarak tasarlanan bir metanasyon ünitesi tarafından sentetik metana dönüştürülecek . Bu sentetik metan gaz dağıtım şebekesine enjekte edilecek. 2015 sonunda 2018 ortalarında devreye alınması planlanan gösterici, 30 milyon avroluk bir yatırımla 1 MW elektrik gücüne sahip olacak .
HidrojenHidrojen , bir yakıt olarak enerji problemlerine bir çözüm olarak önerilmiştir. Ayrıca yakıt olarak veya bir yakıt hücresi tarafından elektrik üretimi için veya şebekenin izole alanlarında kesintili enerjileri (rüzgar, güneş) “depolamak” için suyun elektrolizi ile üretilebilir .
Enerji depolama, düşük dönüşüm verimliliğine sahip çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir .
Hidrojen gazıBu depolama yöntemi teknolojik olarak en basit olanıdır, ancak dezavantajları vardır. Çoğu malzeme aslında hidrojene göre gözeneklidir (hidrojen çekirdeğinin çok küçük boyutu nedeniyle atom içi difüzyon fenomeni, metallerin ve yoğun maddenin kristal ağlarından geçer. vadeli depolama Ayrıca bu depolama yöntemi, büyük bir kütle ve hacimde depolama ve enerji açısından çok maliyetli sıkıştırma gerektirir. Bununla birlikte, kompozit malzemelerle 350 bar ve 700 bar'da depolama, 2000 yılından bu yana Avrupa'da deneysel araç filolarının, özellikle de Ectos, CUTE, Hyfleet Cute ve yakında CHIC Avrupa projelerinin otobüslerinin tedarik edilmesini mümkün kılmıştır.
Yakıt hücresiDört otomobil üreticisi 2015 yılında bir dizi yakıt hücreli otomobil lansmanı planlıyor: Mercedes-Benz, Honda, General Motors ve Hyundai. Mercedes " yakıt hücresi " B sınıfı, o zamandan beri Oslo'da işe alındı.ocak 2011. 2010 yılında kurulan yirmi iki hidrojen servis istasyonu ve dünya genelinde toplam 212, hidrojeni 350 ve/veya 700 barda ve/veya sıvı halde dağıtmaktadır .
sıvı hidrojenHidrojenin sıvılaştırılması (yaklaşık -252 °C ), gaz depolama hacmi sorununu (sıvı hidrojenin yoğunluğu sadece 70 g / l olmasına rağmen) kısmen ortadan kaldırır , ancak hidrojenin soğutulmasını ve çok düşük sıcaklıkta tutulmasını gerektirir: bu depolama karmaşıktır, çok fazla enerji tüketir ve muhtemelen tehlikelidir. Genellikle uzay kullanımı için ayrılmıştır, ancak BMW 7 serisinin bir versiyonu (satışa sunulmaz) gibi sıvı hidrojen arabaları için de kullanılır .
Umut verici bir alternatif (bir çeşit tanıtmaktır dağılır depolama herhangi bir sorun olmadan% 5 kadar alabilir kamu doğal gaz ağı içine) hidrojen. Bu çözelti 2013 (360 test edilecek m 3 ile H2 saatte enjekte) E. ON grubundaki (kuzey-Doğu Almanya Falkenhagen örnek tesis ile). Teknik olarak mümkün görünen oranın %5'ten %15'e yükseltilmesiyle, "yenilenebilir kaynaklardan elde edilen mevcut elektrik üretiminin tamamı (2011) Alman gaz şebekesinde depolanabilir" .
2014 yılında Engie ve on ortak tarafından başlatılan "Grhyd" projesi, Dunkirk kentsel topluluğunun gaz şebekesine bağlandı ve enjekte edildi. 12 Haziran 2018 suyu elektrolize etmek için bir rüzgar kaynağından gelen elektriği kullanan bir “ güçten gaza ” tesisatı tarafından üretilen ilk hidrojen molekülleri ; hidrojen, McPhy işlemi ile katı formda ( hidritler ) depolanır , daha sonra %6 ile sınırlayan Fransız düzenlemelerinden sapma yoluyla, %20'ye kadar değişebilen bir oranda ağa enjekte edilir.
Mekanik enerji biçiminde depolama , fazla enerjinin potansiyel veya kinetik enerji biçiminde dönüştürülmesinden oluşur .
Potansiyel enerjiEnerji, bir sıvı (su veya sıkıştırılmış hava ) veya katı kütleler şeklinde depolanır .
HidrolikBaraj kanallar harekete geçirmek düşen su rezervi olan türbin bunların dönüştürme, çekim potansiyel enerji verilen mekanik enerji içine jeneratör arasında elektrik .
Sistemin optimizasyonu, bir rezervuarda depolanan suyun akış aşağısında veya hidroelektrik santralin dibindeki bir nehirden yeniden kullanılmasından oluşur. Baraj göllerinde veya diğer yükseltilmiş rezervuarlarda pompalı depolama yoluyla suyun yükselmesi , aşırı elektrik üretimi olduğunda enerjinin depolanmasını mümkün kılar. Elektrik şebekelerinin düzenlenmesi ve dengelenmesi için halihazırda yaygın olarak kullanılan bu teknik, pompalanan enerji transfer istasyonları veya STEP aracılığıyla uygulanmaktadır. Günlük yük eğrisi elektrik ihtiyacını demek ki, böylece "düzleştirilmiş" olabilir: su yüksek pompalanır ve döndürülen irtifa barajlar ağda talebin düşük olduğunda (sırasında yoğun saatlerde , geceleri ve hafta sonları özellikle) ayarlanamayan güç kaynaklarının ( su üstü hidroelektrik , güneş , rüzgar ...) veya ucuz ( nükleer ) üretim fazlasını kullanarak ; tüketimin yoğun olduğu dönemlerde bu su tekrar basınç altında aşağı iner ve tekrar elektrik üretir.
Türbinlerde elektrik üreten ve suyu pompalamak için tüketen bu tersinir elektromekanik cihaz , pompa-türbin çevrimi için ve tesis terminallerinde pompalar / pompalar dikkate alındığında %75-80 civarında oldukça iyi bir enerji verimliliğine sahiptir. harcanan enerjinin çoğunu tüketen türbinler , borudaki basınç düşüşleri , motor/alternatör kayıpları (verimi %98 civarında olan) ve transformatörler. Öte yandan, bu tür tesisler için nispeten az yer uygundur, depolama tankının önemli olması ve alt ve üst barajlar / su rezervleri arasındaki seviye farkı önemlidir.
En güçlü Bu tip bitki , Banyo County biri ABD'de, 3003 sahiptir MW , ve Avrupa'nın en güçlü olduğu Grand'maison ait , 1.800 MW . Ayrıca yapım aşamasında olan 1.000 MW'ın üzerinde 14 enerji santrali bulunmaktadır ; 12'si 500 MW'ı aşan 20 Avrupa enerji santralinden daha küçük güçte bahsedilmiştir .
Ayrıca, bu cihazın bir varyantını kullanılan gelgit enerjisi istasyonu arasında Rance Fransa: Yüksek gelgit, su pasif depolanan, ancak rezerv geliştirmek için yoğun olmayan saatlerde pompalanır değildir, o zaman avantajlı olarak düşük gelgit salınır. Su böylece daha sonra, bir kaç metre yükseldi on düştü daha metreye .
Başka bir varyant, bir uçurumun eteğine deniz kenarında (deniz AAT) bir elektrik santrali kurmaktan ibarettir. Bu uçurumda, kuvvetli rüzgar veya düşük talep dönemlerinde deniz suyunun pompalandığı, düşük rüzgar veya yüksek talep dönemlerinde türbinlenecek olan suların pompalandığı bir rezervuardır. 150 m'lik bir düşüşte 30 MW sağlayabilen Japon adası Okinawa'da böyle bir tesis faaliyettedir ve örneğin Fransa'da denizaşırı departmanlar için (Guadeloupe'de 50 MW'lık bir projede 50 m'lik bir projede) birçok proje değerlendirilmektedir. baş ve Réunion'da), Kanal kıyılarında ve Brittany'de. Bir kamu mühendislik okulu olan INP - ENSEEIHT tarafından , teknik fizibilitesi, çevresel etkilerinin azalması, ancak mevcut koşullar altında karlılığının olmaması nedeniyle ayrıntılı bir proje yürütülmüştür , bu sonuca bağlı olarak kısıtlamaların artan maliyeti ile değişebilecek bir sonuçtur. rüzgar türbini üretiminin ağa entegrasyonu.
Son olarak, uçurumların yokluğunda, 50 m yüksekliğindeki setlerle çevrili yapay atoller düşünüldü, yakındaki deniz daha sonra ikinci rezervuarı oluşturdu.
Katı kütlelerYerçekiminin potansiyel enerjisini, konumları bir yükseklik gradyanına göre değişebilen katı kütleler şeklinde depolamak mümkündür. Bu ilke, örneğin, " Comtoise saati " gibi, kütleleri sarılmış saatlerde uygulanmaktadır . Örneğin uçurumlar gibi engebeli arazilerde, kullanılmayan maden kuyularında veya denizde, yüzey ile deniz dibi arasındaki yükseklik farkından yararlanılarak yükseklik farklarından yararlanılabilir.
Daha sonra kütleleri tek tek yükseltmek veya alçaltmak için bir vinç kullanılabilir. Bu vinç, kütleleri yükseltmek için motor modunda (depolama, elektrik tüketimi) veya kütleleri azaltarak jeneratör modunda (stok boşaltma, elektrik üretimi) çalışan dönen bir elektrikli makineye bağlıdır.
yüzer mavnalarSink Float Solutions şirketi, kütleleri yüksek konumdayken yüzeyde tutmayı ve böylece kütle sayısını çoğaltırken birkaç bin metrelik yükseklik farklarından yararlanmayı ve böylece yatırım maliyetini düşürmeyi mümkün kılan bir denizcilik cihazı sunmaktadır. bir depolama aygıtı. Sitesinde yayınlanan bir teknik belge, teknolojik engeller olmaksızın, 25 $ / kWh'den daha düşük bir yatırım için elektrik enerjisinin, toplam enerji verimliliği %80'den fazla olacak şekilde depolanmasının ve böylece depolama maliyetinin önemli ölçüde azaltılmasının mümkün olduğunu bildirmektedir. pompalanan bir depolama istasyonuna kıyasla . Bu cihaz durumunda, kütleler hava ile dolu bir boşluk içerir, bu kütleler alçaldıkça hacmi su ile doldurulabilir ve karşılık gelen basınç içerdikleri havayı sıkıştıracaktır.
Bununla birlikte, bu sistem bin metreden daha fazla derinlik gerektirecek ve bu da bazı durumlarda bu sistemlerin kıyıdan uzak bir yere kurulmasına yol açacaktır.
yerçekimi kuyusuGravity Power şirketi, 500 m derinliğindeki bir kuyuya yerleştirilen kütleleri yerleştirmeyi hayal etti . Enerji geri kazanım sistemi hidrolik olacaktır. Ağır bir piston, üretim sırasında kuyu suyuna baskı yapar; bu şekilde boşaltılan su, bir hidrolik devre içinde bir elektrik jeneratörünün etkinleştirilmesini mümkün kılar. Depolama için hidrolik basınç tersine çevrilir ve pistonun yükselmesine neden olur.
Trenler rampa çıkıyorKaliforniyalı start-up ARES ( Gelişmiş Raylı Enerji Depolama ), potansiyel enerjiyi on kilometrede yaklaşık %7'lik bir rampa tırmanan bir tren sisteminde depolamayı teklif ediyor. Peyzaj üzerindeki etki oldukça düşük ve mevcut sitelerin sayısı oldukça yüksek olacaktır. Kuyulara veya yüzer mavnalara göre avantajı, modüler yapısı, vagon sayısı ve dolayısıyla depolama için kullanılan kütlelerin uyarlanabilir olması ve ayrıca çalışma mesafesini derin bir kuyu kazmak veya almak zorunda kalmadan on kilometrenin üzerine çıkarma kolaylığıdır. açıkta bir mavna. Bu, düşük eğimin rahatsızlığını telafi edecektir. Üretim ve depolama arasında yedi saniyelik bir aralık, ağ yönetimi için önemli hizmetler sağlayacaktır. Böyle bir proje 2017 yılında Nevada'da gün ışığına çıkabilirdi.
Mikro yerçekimi sistemleriGravityLight işbirliği projesi tarafından her yirmi dakikada bir yükselen ve aşağı indiğinde LED'e güç sağlamak için yeterli olan bir kütle ile ilişkili bir LED lamba önerildi . Bu sistem, çok düşük LED aydınlatma tüketimi ile mümkün olmaktadır. Pilleri olmadığı için ucuz, güvenilir ve dayanıklı, yoksul ülkelerde yaşayan nüfusların yangın ve yanıklardan sorumlu kirletici yakıtları kullanmak zorunda kalmadan ışığa sahip olmasını sağlayacaktır. Sadece bir düzine kilogramlık çantayı yaklaşık 1.80 m yükseklikte asmanız gerekiyor . GravityLight sistemi 26 ülkede test edildi ve Kenya'da üretilmesi bekleniyor.
sıvı sıkıştırmaHavanın sıkıştırılması, ısıtmasının sıkıştırmada ve soğutmasının genleşmede yönetilmesini içerir, ancak bir ısı pompası ile birleştirildiğinde, işlem sırasıyla bir ısı ve soğuk kaynağı olabilir. Airthium'a göre 2015 yılında şişelenmiş depolama 200 € / kWh'ye geldi . 2017 yılında gün ışığına çıkabilecek bir projeye göre , basınçlı havanın jeolojik olarak depolanması (eski tuz ocaklarında, binalar veya işletmeler için) bu maliyeti 50 € / kWh kapasiteye düşürecektir .
basınçlı havaBasınçlı hava , mekanik iş üretmek için kullanılabilir. Elektrik talebi yüksek olduğunda, önceden sıkıştırılmış ve depolanmış hava , bir alternatör sayesinde elektrik üreten bir türbini harekete geçirmek için kullanılır . Çözümün avantajlarından biri, yalnızca birkaç risk oluşturması (toksik ürünler, nadir metaller vb. olmaması veya çok az olması) ve bir elektrik kaynağı mevcut olduğundan hiçbir coğrafi kısıtlamaya (merkezi olmayan çözüm) veya ölçeğe sahip olmamasıdır.
Yenilenebilir kaynaklardan gelen kesintili enerjiyi depolamak için çeşitli çözümler test edilmekte veya araştırılmaktadır :
Highview Power (in) şirketi başlarhaziran 2020Manchester (Birleşik Krallık) yakınlarındaki Trafford Park'ta 250 MWh kapasiteli sıvı hava şeklinde bir elektrik depolama ünitesinin inşası . Maliyeti 85 milyon £ olarak tahmin ediliyor ve işletmeye alınması 2022 için planlanıyor.
Sıvı nitrojenİzotermal sıkıştırmalı sıvı nitrojen: Nergitec Fransa tarafından sıvı nitrojen formunda enerji depolamak için bir gösterici yapılmıştır. Bu, daha düşük bir depolama maliyeti için sıkıştırılmış havadan daha yüksek bir enerji yoğunluğuna sahiptir. Aslında, basınçlı hava , tankların basınca dayanabilmesi için büyük miktarlarda karbon fiber gerektirirken sıvı nitrojen, atmosfer basıncına yakın bir basınçta depolanabilir.
Azot, gözenek boyutu oksijen molekülünün boyutuna eşit olan kömür kullanılarak havadan üretilir; hava oksijeni yakalayan kömürden geçer, nitrojen ortaya çıkar; kömür oksijenle doyurulduğunda, bir basınçlı hava darbesi, çevrimi süresiz olarak yeniden başlatmak için kömürü temizler. Havadan nitrojen üretiminin az miktarda enerji tükettiği doğrudur, ancak yenilenebilir enerjinin depolanmasını sağlar. Nitekim Avrupa'da ilkbahar ve yaz aylarında güneş enerjisi üretimi talebi aşıyor. Sıvı nitrojen, büyük miktarlarda enerjiyi diğer depolama yöntemlerine göre daha düşük enerji ve ekonomik maliyetle depolamayı mümkün kılar .
volanBir saniyeden daha kısa sürede çok kısa zaman ölçeklerinde hareketi düzenlemek için volan şeklinde tüm motorlarda pratik olarak zorunlu bir unsurdur . Kısa süreli depolama için kullanılabilir. Bazı değerlendirmeler, depolanan enerjinin oldukça düşük miktarlarını verir: bu nedenle, 150 km / s'de başlatılan bir tonluk bir otomobil için, bu , Formula 1'de dakik ve anlık bir güç elde etmek için kullanıldığı gibi, 860 kJ veya 0,25 kWh'den daha azını temsil eder . Otomobil için ticari bir prototip de tasarlandı ve %25 yakıt tasarrufu sağlandı.
Enerji , muhtemelen jiroskopik etkileri sınırlamak için ters dönen bir sistemde birleştirilmiş bir veya daha fazla ağır diskin (disklerin) dönmesiyle kinetik enerji şeklinde depolanır .
Enerji biriktirmek için disk hızlandırılır (bir motor veya sıvı veya gaz akışı ile). Biriken enerjiyi geri kazanmak için disk frenlenir, bu da yavaşlayarak enerjiyi serbest bırakır. Pratikte elektrik enerjisinin depolanması durumunda jeneratör motor olabilir (aynı elektrikli cihaz motor veya fren/jeneratör görevi görebilir).
Sürtünme kayıplarını önlemek için asgari düzeyde olmalıdır. Bu, volanı bir vakuma ve manyetik kaldırma yataklarına yerleştirerek mümkündür , bu sistemler yöntemi pahalı hale getirir. Daha yüksek volan hızları, daha fazla depolama kapasitesi sağlar, ancak patlamaya direnecek ve bir sistem arızasının patlayıcı etkilerinden kaçınacak kadar güçlü malzemeler gerektirir; bu sırada dönme kinetik enerjisi, öteleme kinetik enerjisine dönüştürülür (başka bir deyişle, disk bir mermiye dönüşür). …).
Uygulamada, bu tip depolama çok yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak esas olarak motorlardaki ve enerji üretim cihazlarındaki volanlar ile sınırlıdır ; enerji arzını düzenlemek için çok kısa süreli bir yumuşatma işlemi gerçekleştirirler. Bu, özellikle tüm ısı motorlarında, özellikle sarsıntıları özellikle düşük hızda önemli olan turbo dizel motorlarda geçerlidir .
Birkaç on yıl önce, şehir otobüsleri ( Troleybüsler ) , 1960'larda çeşitli Belçika şehirlerinde dolaşan Gyrobus gibi, zeminin altına düz yerleştirilmiş bir volanla çalışıyordu . Bu sistem, bu amaç için donatılmış istasyonlarda, duraklamalar sırasında birkaç dakika içinde gerçekleştirilen bir "şarj" öncesinde kirlilik olmadan ve sessizlik içinde birkaç kilometre seyahat etmeyi mümkün kıldı. O zamanlar, tek büyük diskin yeniden başlatılması, bir pnömatik sistem veya yola yerleştirilmiş bir elektrik motoru ile yapıldı. Bu çözümün teknik karmaşıklığı (ebat, ekipmanın ağırlığı, direksiyon simidi yataklarının aşınma sorunları, kullanımın karmaşıklığı ve araçların dengesini bozan jiroskopik etki) düşük faizli bir ekonomi ile bağlantılı olarak kullanımını durdurmuştur. 1960'ların başı.
Teknik gelişmeler bu sistemi güncel hale getiriyor. Yeni, daha dayanıklı malzemeler sayesinde çok yüksek hızda dönen ve entegre bir elektrik motoru / jeneratör tarafından başlatılan daha hafif iki karşı dönen diskin kullanılması, boş ağırlık / yük oranında belirgin bir iyileşme sağlar. Bu aynı zamanda, ağırlığın daha da cezalandırıcı olduğu eğimli kasabalarda geciktirici olarak kullanılmasına izin verir.
Bu nedenle birçok üretici, volanın toplu taşımada, özellikle de 2005 yılından bu yana Rotterdam ağında bu tekniği deneyen tramvayları için Alstom'un uygulanması üzerinde çalışıyor .
Demiryolu alanındaki uygulamalar da denenmiştir. Volanlar ayrıca 2009'dan beri Formula 1 otomobillerinde ( SREC sistemi ) ve bazı spor otomobillerde frenleme sırasında kinetik enerjiyi geri kazanmak için ( rejeneratif frenleme ) kullanılmaktadır.
Enerji verimliliği bazen "mekanik pil" olarak adlandırılan bu sistemin, kimyasal akümülatörlerin kullanım izin verdiği daha büyüktür.
Bu teknoloji aynı zamanda statik kesintiler olmayan ( UPS ) ve dinamik (ADI) ( İngilizce Uninterruptible Power Supply ) güç kaynaklarında güç kaynağının kesintiye uğramasını birkaç saniyeliğine telafi etmek ve bir kurtarma grubunun başlamasını beklemeye izin vermek için kullanılır. .
Isı depolama , depolamayı sağlayan malzemelerle ilişkilendirilen iki farklı olgu aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Daha sonra duyulur ısıyla depolamadan ve gizli ısıyla depolamadan söz ederiz .
Su ısıtıcıTermal enerjinin bir termodinamik sistemde depolanması, örneğin, tüketim zirvesinin (dört veya beş saat) kaydırılmasını mümkün kılar; su ısıtıcı Fransa (3 GW güç) ve 28 oluşan bir havuz sağlamak TWh tüm ülkenin binanın enerji tüketiminin% 10, denk gelmektedir. Bu kümülüs işlevinin ötesinde, yüksek termal atalete (kalın duvarlar, iyi yalıtım) sahip evler, ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını yumuşatmayı ve azaltmayı mümkün kılarak doğrudan tasarruf sağlar.
Daha büyük bir ölçekteGüneş ısısı, gündüz saatlerinden gece saatlerine kadar veya rezervuarlar daha büyükse, yazdan kışa kadar rezervuarlarda depolanabilir. Bir bina Cité Internationale Universitaire de Paris, 2016 yılında yenilenmiş, böyle deniyor Inter - mevsimsel güneş ısısı depolama için su ısıtma iki tankları 15'ten fazla vasıtasıyla, 142 odalarda m yüksek.
Isı enerjisi, gerektiğinde elektrik üretmek, güneş enerjisi kazanımını yumuşatmak için de depolanabilir; bu tür kullanım hacim açısından hala marjinaldir ancak termodinamik bir güneş enerjisi santrali tarafından elektrik üretimi ile gelişebilir .
Faz değiştirici malzeme de binalarda (PCM) 'can her bir güneş termal güneş su ısıtıcıları (CESI) birikir. PCM'ler , yüksek hacimli enerji yoğunlukları sayesinde Güneş tarafından sağlanan enerjinin üretiminin pürüzsüzleştirilmesine ve depolama kapasitesinin artırılmasına olanak tanır . Kaplan Enerji, CESI ve SSC'yi (Combined Solar System) MCP'den üretilen termal güneş pilleri ile donatan ilk üretici oldu.
Duyulur ısı ileDuyulur ısı depolamada enerji, depolama malzemesinin sıcaklığındaki artış olarak depolanır. Depolanan enerji miktarı daha sonra depolama malzemesinin hacmi, sıcaklık artışı ve termal kapasitesi ile doğru orantılıdır . Bu tür depolama, yalnızca mevcut sıcaklık farkı ile malzeme veya kabı tarafından desteklenen sıcaklık farkı, depolamanın termal kayıpları ( ısı yalıtımına bağlı ) ve olası durum değişikliği (veya "faz değişimi" ile sınırlıdır. ) depolama için kullanılan malzemenin ( erime veya buharlaşma ) geçirmek zorunda kalabileceği .
Bazı mantıklı ısı depolama örnekleri:
Gizli ısı depolamada enerji, depolanan malzemenin durumunda bir değişiklik ( erime veya buharlaşma ) olarak depolanır . Depolanan enerji daha sonra gizli ısıya ve durumu değiştiren depolama malzemesinin miktarına bağlıdır. Hassas depolamanın aksine bu tip depolama çok küçük sıcaklık farkları için etkili olabilir. Katı/sıvı veya sıvı/buhar faz değişiklikleri durumunda ve belirli bir miktarda depolanan enerji ve belirli bir depolama malzemesi için, gizli ısı depolaması duyulur ısı depolamasından daha az hacim gerektirir çünkü gizli ısı genellikle ısı kapasitesinden çok daha yüksektir.
Bu iki tip depolama, soğuk depolamak için kullanılabilir.
Gizli ısı depolamanın bazı örnekleri:
Süper iletken manyetik depolama , “ süper iletken manyetik enerji depolaması ” için SMES olarak da adlandırılır . SMES, neredeyse anında büyük miktarda elektriğe sahip olmayı mümkün kılar, ancak yüksek performanslı, dayanıklı ve daha ucuz süper iletken mıknatıslar üretmeyi başaramayana kadar genelleştirilemez. Bugün, hala deneysel olarak, süperiletken duruma geçişin kritik sıcaklığı altında soğutulmuş bir süper iletken halkada çok yüksek yoğunluklu bir doğru akımın dolaşımıyla oluşturulan bir manyetik alan biçiminde enerji depolamaya izin verir . Manyetik alan için soğutulacak olan bir süper-iletkenlik ve kısa devre malzemeden yapılmış bir bobinde bir elektrik akımı ile oluşturulur 4 K ya da -269 ° C'de , ilk modellerinde, ancak Grenoble Institut Neel ve G2Elab, SMES'i -253.15 °C sıcaklıkta çalıştırmayı başararak soğutmayı daha az zorlaştırdı ve sistemi daha hafif ve daha verimli hale getirdi. Bobini boşaltmak için ağa bağlamak yeterlidir.
Şu an için, ekipmanın maliyeti (ve soğutma için gereken enerji), bu tür depolamayı sivil veya askeri (elektromanyetik fırlatıcı, vb.) yüksek teknoloji uygulamaları için ayırmaktadır.
Enerji depolama, diğer iki arz-talep dengesi düzenleme kategorisiyle rekabet eder :
Bu çeşitli araçlar arasındaki seçim, esasen , sağlık veya çevre üzerindeki etkisi olan çözümlerin dışsallıklarını maliyetlere entegre etmeyi amaçlayan ekolojik bir vergi sisteminden etkilenebilen ekonomik maliyet/fayda dengesi temelinde yapılır . zararlı kabul edilir.
Uluslararası Enerji Ajansı'nın 2014 yılında yayınlanan ETP raporuMayıs 20142050'ye kadar enerji sistemlerinin evrimi için üç olası senaryo üzerinde çalışıyor; O kaydetti pompalanan depolama şu anda birçok diğer teknolojileri endüstriyel boyuta ulaştı asla test edilen bu elektrik depolama uygulamalarının% 99 temsil eder; düzensiz üretime sahip yenilenebilir enerjilerin payının artmasıyla depolama teknolojilerinin sağladığı esnekliğin değerinin artacağını, ancak bunun diğer düzenleme araçlarıyla rekabet edebilmeleri için yeterli olmayacağını değerlendirerek; frekans ayarlama, yük izleme ve şebekeden yalıtılmış sistem uygulamaları için geliştirmeye devam edecekler, ancak diğer pazarlarda diğer düşük maliyetli teknolojiler maksimize edilene kadar geliştirilmeyecekler.
ADEME ve ENEA Consulting tarafından depolama çözümleri envanteri ve maliyetleri yayınlandı. Ekim 2013. Bu rapor, en düşük yatırım maliyeti (100 € / kWh ) ile toplu depolama çözümü olarak kurşun asitli kimyasal depolamayı sunmaktadır . Yine de bu çözüm, mevcut maliyetine kıyasla elektrik maliyetinde bir artışa yol açar. Şu anda, benzer bir satın alma maliyeti için daha iyi performansları göz önüne alındığında, Li-ion piller en iyi çözümdür. Pompalama / türbinleme yoluyla depolama, topografik kısıtlamalar geliştirme potansiyelini sınırladığı için kitleselleştirilemez. Bazı durumlarda finansal olarak daha avantajlıdır. Bath County pompalı depolama istasyonu bu gerçeği göstermektedir: 1985 yılında 1,6 milyar dolarlık bir maliyetle 30 GWh'lik bir kapasite sunmaktadır , bu da 54 USD / kWh'lik bir yatırıma tekabül etmektedir ). Öte yandan, denizde topoğrafik kısıtlamalar olmaksızın gelişmeye izin veren projeler değerlendirilmektedir.Bu , Belçika kıyılarında 2,5 km çapında ve 5.000 MWh depolama kapasiteli bir enerji adası projesidir . Potansiyel yerçekimi enerjisine dayalı çok daha düşük maliyetli diğer çözümler üzerinde çalışılmaktadır.
Düşük maliyetli depolama çözümleri düşünülebilir. Örneğin, teorik olarak, ortalama derinlik sabit kaldığı sürece, boyutunu artırarak dairesel bir deniz pompalama / türbin istasyonunun birim maliyetini azaltmak mümkündür. Örneğin, Belçika projesinin çapı (dolayısıyla maliyeti) 10 ile çarpılarak depolama kapasitesi 100 ile çarpılır. Böylece birim maliyet 10'a (25 € / kWh kapasite) bölünür . Böyle bir projenin kârlı olması için, bugün Belçika'da mevcut olandan çok daha fazla depolama kapasitesine ihtiyaç duyulacaktır. Aynı şekilde, biri Calais ve Dover arasında, diğeri Cherbourg ve Portsmouth arasında olmak üzere iki set inşa ederek İngiliz Kanalı'nı mansap depolama rezervuarı olarak kullanmak teorik olarak mümkündür. 8 TWh kapasite için gerekli yatırımın 200 milyar Euro olduğu tahmin ediliyor , bu da 20 € / kWh'lik bir yatırıma karşılık gelir . Böyle bir proje, deniz trafiğini kesintiye uğratmamak için büyük kapasiteli kilitlerin inşa edilmesini gerektirecektir. Birleşik Krallığı kıtaya iki yolla bağlayacaktı.
Diğer düşük birim maliyetli mega projeler, özellikle Qattara depresyonunun bir pompalı depolama istasyonu olarak kullanılması gibi. Depresyon, onu Akdeniz'e bağlayan 80 km'lik bir tünel kazılarak suyla doldurulabilir . Depresyonun topografik darboğazı seviyesinde bir barajın inşası, 25 metrelik bir düşüşle aşağı yukarı eşit büyüklükte bir memba ve mansap rezervuarı yaratmayı mümkün kılacaktır. Teorik olarak, 20 milyar Euro'luk (7 € / kWh ) bir yatırım için 3 TWh depolamak mümkün olacaktır .
Elektrikli araçların geliştirilmesi, 2010-2020 yılları arasında lityum pillerin önemli ölçüde gelişmesine yol açar, ölçek ekonomileri maliyetlerde hızlı bir düşüşe yol açar:
Yıl | $ / kWh cinsinden maliyetler |
---|---|
2010 | 1160 |
2011 | 899 |
2012 | 707 |
2013 | 650 |
2014 | 577 |
2015 | 373 |
2016 | 288 |
2017 | 214 |
2018 | 176 |
Elektrikli otomobil pazarı ortaya çıktıkça, Stockholm Çevre Enstitüsü ( Doğa İklim Değişikliği'nde ) elektrikli araçlar için lityum iyon pillerin fiyatlarındaki düşüşü vurguluyor . Fiyatları 2007'den 2014'e yılda %14 oranında, 1.000 $ / kWh'den (880 € / kWh ) yaklaşık 410 $ / kWh'ye (360 € / kWh ) düştü . Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) bu tür bir seviye Kendi adına 2020 yılına kadar ulaşılamadı öngörüsünde, Bloomberg ajansı hesaplar yakında 2011 seviyesine benzin getiri fiyat olarak, elektrikli araçlar geleneksel powertrains rekabetçi olacağını Birleşik Devletlerde. Ayrıca bu piller aynı zamanda evsel fotovoltaik elektriği de depolar.
Les Échos du gazetesi17 Ağustos 2014 bu düşüşü teyit ediyor (iki yılda -20%) ve 2020'de büyük bir elektrikli otomobil pazarının ortaya çıkacağını (gerekli mineraller eksik değilse) ve aynı zamanda fotovoltaik ve rüzgar enerjisi gibi kontrol edilemeyen yenilenebilir enerjilerin depolanmasını (bunların temel maliyetler de düşüyor).
2014 yılında Tesla, 2020 yılında tam kapasite ile çalışması beklenen ve üreticiye göre 2013 yılında dünyada olduğundan daha fazla pil üretmesi beklenen Lityum-İyon pil tesisi projesini başlattı.
2016 yılındaBir ev veya işyeri için elektrik depolamak üzere bir lityum iyon pile dayalı iki rakip ürün piyasaya sürüldü, Tesla'nın Powerwall (2015'in sonundan Amerika Birleşik Devletleri, Avustralya ve Almanya'da) ve Schneider Electric'ten Ecoblade . Powerwall, 7 kWh için 3000 $ ve 2 kWh için Ecoblade 1000 $ olarak açıklandı (bir kilovat saat, bir evin ortalama bir saatlik tüketimidir).
2017 yılındaScience dergisi , Tesla'nın dünyanın en büyük lityum iyon pilinin eşdeğerini planladığına dair duyurusunu yayınlıyor. 788 Powerpack sisteminden oluşan bir grup, Fransız yenilenebilir enerji şirketi Neoen tarafından işletilen 100 MW'lık bir Avustralya rüzgar çiftliği tarafından üretilen fazla elektriği depolayacak (pille elektrik depolama için mevcut rekorun üç katı ). Böylece operatör, talebin yoğun olduğu zamanlarda kârlı bir şekilde yeniden satmanın ucuz olduğu durumlarda üretimini düzeltebilecek ve elektriği depolayabilecektir. Bu operasyon, 2025'ten önce elektriğinin yarısının yenilenebilir kaynaklardan güvenilir bir şekilde üretilmesini hedefleyen ve Eylül 2016'da ve ardından Şubat'ta iki elektrik kesintisi nedeniyle görüntü açığı yaşayan Güney Avustralya hükümeti tarafından destekleniyor . yenilenebilir kaynakların kullanımı, ancak bir durumda bir iletim tesisinin çökmesine ve diğerinde beklenmedik bir güç talebine. Yenilenebilir enerjilerin üretimini ve kullanımını teşvik etmenin yanı sıra, yeni pilin "hızlı patlamalarda" mevcut olacak yüksek güç kapasitesi , şebeke kesintileri durumunda elektrik frekansının doğru aralıkta tutulmasına olanak sağlayacaktır. talepte keskin artış. Ayrıca fosil yakıtların ve yeni kömür madeninin açılmasına teşvik federal hükümetin stratejisi ile Bu duyuru kontrastlar Queensland CO olarak 2 emisyonları 2016'da ülkenin yüzde 1,4'ü daha artarak Avustralya'nın Paris Anlaşması'nı karşılamasını engelledi (2030 yılına kadar 2005 seviyelerine göre emisyonlarda %28 düşüş).
2018 yılındaBelçikalı holding şirketi Floridienne'nin bir yan kuruluşu olan Viviez'deki (Aveyron) Yeni Metal Rafineri Şirketi (Snam), yılda %8'i otomobil pili olan 6.000 ton akümülatörü emekliye ayırıyor; 2018'den itibaren geri dönüştürülmüş bileşenlerden piller üretecek. SNAM, ilk olarak 2018 baharında geri dönüştürülmüş lityum iyon piller için bir pilot atölye açacak . Seri üretim için şirket, 2019 yılında yıllık 20 MWh kapasiteli fabrika açmak için Aveyron'da yeni bir yer arıyor . Daha sonra 2025 yılına kadar süreçleri yılda 4.000 MWh'ye yükseltecek. Otomobil üreticileri geri dönüştürülmüş piller istemediğinden, şirket sanayi, inşaat ve yenilenebilir enerjilerde elektrik depolaması için büyüyen pazarı hedefliyor. Geri dönüşümlü pillerinin ucuz kurşun asitli piller ve jeneratörler ile fiyat açısından rekabetçi olmasını hedeflemektedir.
2019 yılındaBloombergNEF'e göre, 2010 ile 2018 arasında bir lityum iyon pilin maliyeti şimdiden %85 düştü ve özellikle parkın büyümesiyle elde edilen ölçek ekonomileri sayesinde 2025 yılına kadar yarı yarıya düşmesi bekleniyor. elektrikli araçlar: elektrik şirketleri için büyük pillerin fiyatı 2019'da kilovat saat başına 360 dolardan 2030'da 170 dolara düşecek. Bu düşüşe rağmen, depolamanın geliştirilmesi önemli yatırımlar gerektirecek: yıllar içinde 662 milyar dolar. yirmi yıl. Göre Bank of America , Kaliforniya 1.8 hedefliyor GW 2020 yılında kurulu kapasitesinin, New York eyaleti 3 GW 2030. Birleşmiş Krallık, Almanya, Avustralya, Kore ve Çin tarafından da iddialı projeler geliştiriyorlar.
Büyük miktarlarda enerji depolamak, alan ve kaynak gerektirir ve çevresel etkileri yoktur.
2016 yılında yayınlanan bir kılavuz , mevcut enerji depolama sistemlerinin çevresel etkilerini ve bunların bir elektrik şebekesine entegrasyonunu daha iyi değerlendirmek için ağ yöneticilerine, elektrik tedarikçilerine ve depolama sistemleri tasarımcılarına yardımcı olmayı amaçlamaktadır . Bilim adamları ve alandaki uzmanlarla (kimya mühendisleri, endüstriyel biyologlar, kimyagerler, elektrik mühendisleri vb.) yapılan toplantılar ve tartışmalar ve akademik literatürün ve araştırma çalışmalarının bir analizi sonucunda 12 ilke (3 kategoride gruplandırılmış) ortaya çıktı.