Поминав доволно време околу мрежните батериски системи за да знам една работа: повеќето луѓе претпоставуваат дека разбираат складирање на енергија од батеријата само затоа што гледале како нивниот телефон паѓа од 40% на 1% за десет минути. Корисните-системи за скала се сосема поинаков ѕвер-поголем, пожежок, потежок, погласен и многу помалку простува. И за разлика од телефонот, не можете само да ги исклучите и да се надевате дека проблемот ќе исчезне.
Што всушност се случува внатре во хемијата
Батеријата е, фундаментално, збир на хемиски преговори помеѓу јони кои навистина повеќе би сакале да бидат на друго место. Кога го полните, ги принудувате тие јони во непријатна,{1}}енергетска положба. За време на празнењето, тие се лизгаат назад до местото каде што „преферираат“ да бидат и испуштаат електрони на патот.
Тоа е основната слика-но на системите за складирање на енергија од батериите во мрежата не се грижат за основните објаснувања. Хемијата е важна на досадни, практични начини. Литиум-јон-особено LFP (литиум железо фосфат) и NMC (никел-манган кобалт)-освоија пред години не затоа што беа совршени, туку затоа што ништо друго не можеше да ја погоди истата комбинација од:
разумна цена
толерантна деградација
прифатлив ризик
висока-доволна енергетска густина
Секој пат кога некој се обидува да го поедностави ова, размислувам за првиот пат кога расклопив неуспешен држач за LFP. Дури и по илјадници циклуси, поединечните клетки не беа „мртви“; тие беа повеќе како уморни вработени кои го прават минималниот минимум. Тоа е деградација накратко.
Делот за кој никој не се возбудува: Конверзија на енергија
Ако некогаш сте застанале во просторија со инвертер за локација за батерии од 50 MW, знаете за шумењето за кое зборувам-длабоко, стабилно и малку вознемирувачко. Системот за конверзија на енергија (PCS) е она што го претвора DC складираното во батериите во AC што мрежата всушност може да го користи. Тоа е, исто така, каде 10-15% од вашата енергија тивко исчезнува во топлина, загуби и неефикасности што маркетинг брошурите имаат тенденција да ги откријат.
Усогласување со фреквенцијата од 50/60 Hz на мрежата, управување со реактивна моќност, префрлување режими на работа-тоа е координативен танц што се случува секоја секунда. Секој што вели „тоа е само инвертер“ веројатно не морал да го реши проблемот во 3 часот наутро за време на настан на мрежа.
Зошто литиум-јонот сè уште доминира
Луѓето сакаат да фантазираат за егзотични хемии-проток на ванадиум, цинк-бром, натриум, без оглед на соопштението за печатот што е во тренд таа недела. Тие ќе имаат свое место. Но, денешниот пазар за складирање на енергија од батерии работи на LFP од една многу здодевна причина: доволно е безбедно и доволно евтино да се испорача во контејнер без да му дадете срцев удар на вашиот осигурител.
NMC има свои предности (главно густината на енергијата), но за стационарни системи, густината не е крал-предвидливото однесување во услови на дефект. Никој не сака термички инцидент што ќе се претвори во еднонеделна-вест.
И да, нестабилноста на снабдувањето со литиум е реална. Да, геополитиката е важна. Но, инженерите дизајнираат со она што е достапно сега, а не со она што може да стане достапно во 2032 година.
Температура: The Trouble-Maker
Ако сакате да го разберете полезниот дизајн на батеријата-, следете го системот за ладење. Батериите не сакаат да бидат жешки. Ниту тие не сакаат да бидат ладни. И тие апсолутно мразат температурни градиенти во решетката.
За време на еден летен тест на југозапад, откривме дека системот за ладење јаде повеќе од 5% од вкупниот излез-само се бори со амбиенталната топлина пред батериите да почнат да испорачуваат енергија. Активно течно ладење, принудно-воздушно ладење, фазно-менување на материјалот... секој метод во суштина е признание дека хемијата е брилијантна, но темпераментна.
Ставањето на батериите во мрежата не е толку едноставно како приклучувањето на кабел за струја
Интеграцијата на мрежата се обезличува во повеќето статии, но тоа е делот каде што проектите успеваат или умираат. Одговор на фреквенција, регулација на напон, EMS/BMS координација-сето тоа се случува постојано, со милисекунди за реакција и многу малку простор за грешки.
Батериите можат да се движат од нула до целосна моќност побрзо од кој било пикер за гас. Затоа операторите ги сакаат. Но, таа брзина значи дека вашите контролни алгоритми треба да го предвидат однесувањето, а не само да реагираат. Некои системи сега користат машинско учење за да предвидат нерамнотежа во мрежата-иако видов повеќе од еден оператор како тивко признаваат дека сè уште претпочитаат добра стара PID јамка за предвидливост.
Каде што навистина може да се насочат работите
Луѓето постојано велат дека батериите со цврста состојба- се „под пет години“. Тоа го слушам од околу 2014 година и еве сме. Одлична наука, тешко производство.
Она што изгледа пореално е постепеното подобрување:
малку подолг век на циклус
малку поевтини синџири на снабдување
малку побезбедни хемикалии
малку подобро термичко управување
Ништо драматично, но доволно за да го поттикне времетраењето на празнењето од 2-4 часа на 6-10 часа. Тоа е кога складирањето на енергија од батеријата престанува да биде додаток на мрежата и почнува да станува-целосна замена за одредени фосилни-системи.
Има и втори-животни EV батерии-кои заслужуваат внимание. Пакет со капацитет од 80% е лош за автомобил, но совршено прифатлив за стационарно складирање. Јас сам тестирав неколку. Тие се неуредни, неконзистентни, но изненадувачки функционални кога се интегрирани со вистинските контроли.
Вистинските предизвици
1. Моделирањето на деградација сè уште е претпоставка.
Не е целосна претпоставка, но понекогаш доволно блиску. Температурата, шемата на возење велосипед, длабочината на празнење, календарското стареење-тие се во интеракција на начини што ниедна едноставна равенка навистина не може да ја долови.
2. Инфраструктурата за рециклирање не е ни приближно подготвена.
Инсталираме гигават-часови литиумски системи секоја година без јасен план за бранот-крајот на-трајниот век на батериите што доаѓа за 10-15 години од сега.
3. Софтверот стана важен како и хардверот.
Логика на BMS, алгоритми за предвидување, стратегии за балансирање на ќелии-половина од вредноста на модерен систем за складирање батерии живее во софтвер. И софтверот старее побрзо од хардверот.
Завршни мисли
Складирањето на енергијата од батеријата не е магија и не е едноставно. Основните принципи се исти денес како и пред неколку децении. Она што се промени е нашата подготвеност да изградиме поголеми системи, да ги интегрираме длабоко во мрежата и да ја инженерираме придружната инфраструктура околу нив. Хемијата не е пробивот- инженерската дисциплина околу неа.
Ако некогаш сте прошетале низ место за складирање батерии потпевнувајќи со полно оптоварување, со вентилатори за ладење кои дуваат и инвертерите пулсираат како чукање на срцето, знаете: оваа технологија е практична сега. Несовршено, но многу реално.