Adu unay nga oras ti binusbosko a nagbasa kadagiti white paper ken spec sheet maipapan itipanagidulin ti enerhia. Ket adtoy ti naammuak: ti intero a buya ti daga ket nariribuk ken ad-adda a makapainteres ngem ti kaaduan nga artikulo a mangaramid iti dayta.
Agsasarita ti amin maipapan kadagiti bateria. Fair enough-addada iti sadinoman ita. Ngem panagidulin iti enerhia? Dakdakkel nga amang dayta a saritaan. Sarsaritaentayo ti amin manipud kadagiti nagdadakkel a pagurnongan ti danum a nakatugaw kadagiti tuktok ti bantay agingga kadagiti agtulidtulid a pedaso ti metal kadagiti vacuum chamber. Sumagmamano kadagitoy a teknolohia ket addan manipud pay idi ubbing dagiti lolom a dadakkel-. Dadduma ti kaaduan nga adda kadagiti lab ken PowerPoint presentation.
Bay-anyo a pagnaenkayo no ania ti aktual nga adda iti ruar.
Ti Daan a Kabalio ti Trabaho Awan ti Agsasarita
Nabomba nga hydro storage. Kasla makauma, saan kadi? Dua a pagurnongan ti danum iti nagduduma a kangato, dadduma a turbina, agay-ayus ti danum nga agpangato ken agpababa. Simple a pisika.
Ngem ditoy ti banag-daytoy a "makauma" a teknolohia ket mangasikaso ti agarup a 95% kadagiti amin a grid-scale a panagidulin ti enerhia iti sangalubongan. Siam a pulo-lima a porsiento. No agdedebate dagiti tattao maipapan iti kemika ti bateria ken agsusupiatda maipapan iti lithium kontra sodium, ti nabomba a hydro siuulimek laeng nga aramidenna ti trabahona iti likudan.
Dandani nakababain ti kinasimple ti konsepto. No nalaklaka ti koriente (gagangay a rabii, wenno no sumsumged ti init ken ag-crank dagiti solar panel), bombaem ti danum nga agpangato iti maysa a pagurnongan ti danum. No ngumato wenno ngumato ti presio, bay-am nga agdardaras nga agsubli dayta a danum babaen kadagiti turbina. Ti episiensi ket agtaytayab iti aglawlaw ti 70-85%, a saan a perpekto, ngem ti kapasidad ti panagidulin ket dakkel. Sarsaritaenmi dagiti pasilidad a makaidulin iti gigawatt-oras nga enerhia. Saan a megawatt-oras. Gigawatt-oras nga oras. Padasem nga aramiden dayta babaen ti lithium-ion.
Siempre, adda makatiliw. Kasapulan ti heograpia. Kasapulan ti dua a pagurnongan ti danum. Kasapulan ti umno a nagdumaan ti kangato. Dimo eksakto a maibangon ti maysa kadagitoy idiay Kansas. Ti laeng panangipalubos iti aglawlaw ket mangala iti adu a tawen. Ket dagiti upfront costs? Astronomikal nga. Ngem apaman a maibangonda, agtaray dagitoy a planta iti 50, 60, no dadduma 80 a tawen. Ti pasilidad ti Bath County idiay Virginia ket agtartaray manipud idi 1985 ken awan ti ipakpakitana a pagilasinan a sumardeng.
Nakompresion nga Angin: Ti Panag-asidegan iti Uneg ti Daga
Ti compressed air energy storage (CAES) ti karkarna a kasinsin ti pumped hydro. Imbes nga aggaraw ti danum, agkompresionka iti angin kadagiti kueba iti uneg ti daga-salt domes, nabusbos a talon ti natural a gas, aquifer, aniaman dagiti heolohikal a pormasion a mapasamak a magun-od.
Bayat ti off-peak hours, dagiti de koriente a kompresor ket mangiduron ti angin kadagitoy nga espasio iti uneg ti daga kadagiti presion a mamagbalin kadagiti lapayagmo nga ag-pop no panunotem laeng dagitoy. No kasapulam ti bileg, ti naikompresion nga angin ket mairuar, pumudot (kadawyan nga addaan iti natural a gas, nga isu ti saan a-kasta-berde a paset), ken agtaray kadagiti turbina.
Dua laeng ti komersial a planta ti CAES nga agtartaray ita. Dua. Maysa idiay Alemania a tumartaray sipud pay idi 1978, ken maysa idiay Alabama manipud 1991. Agtrabaho ti teknolohia, nalawag. Ngem nainget dagiti heolohikal a kasapulan, ken saan pay a napensil ti ekonomia iti adu a lokasion. Kaskasdi, dagiti managsirarak ket agtultuloy nga agtartrabaho kadagiti narang-ay a bersion-adiabatiko a sistema a mangtiliw ken mangusar manen ti pudot manipud iti panagkompresion, a mangikkat ti panagkasapulan ti natural a gas. Dagitoy ket adda kaaduanna kadagiti pilot projects iti agdama.
Flywheels: Puro a Mekanikal a Kinapintas
Aminek a-flywheels ti paboritok. Adda elegante a banag maipapan iti panangidulin iti enerhia kas rotational motion.
Ti sistema ti flywheel ket kangrunaanna a nadagsen a rotor nga agpusipos iti vacuum chamber, a naibitin babaen kadagiti magnetic bearings tapno basbassit ti panagkikinnapet. No sobra ti korientem, naparpartak ti panagtuyok dagiti motor iti flywheel. No kasapulam ti power back, dayta nga agpusipos a masa ti mangtaray iti generator. Nadalus, intuitibo ti pisika.
Dagiti flywheel ket nalaing kadagiti banag a kagura dagiti bateria: dagiti napardas a panagkarga-siklo ti panagdiskarga, minilion a siklo iti las-ud ti panagbiagda, dagiti giddato a panawen ti panagsungbat a narukod kadagiti milisegundos. Perpekto dagitoy para iti frequency regulation-dagidiay babassit, agtultuloy a panagbalbaliw a kasapulan ti grid tapno agtalinaed a natalged iti eksakto a 60 Hz (wenno 50 Hz, depende no sadino ti pagnanaedam).
Ania ti saanda a nalaing? Panagidulin iti enerhia iti napaut a panawen. Uray kadagiti kasayaatan a magnetiko a bering ken asideg-perpekto a vacuum, dagiti flywheel ket mapukawda ti enerhia gapu iti panagkikinnapet bayat ti panaglabas ti panawen. Bay-am a nakatugaw ti maysa iti maysa nga aldaw ket napukawmo ti dakkel a paset ti naidulin nga enerhia. Bay-am dayta iti makalawas ket, bueno, dika agdanag.
Isu a dagiti flywheel ket mangsakupda ti espesipiko a niche: ababa-kapaut, nangato-a bileg nga aplikasion. Usaren dagitoy dagiti sentro ti datos kas bileg ti rangtay bayat ti sumagmamano a segundo a kasapulan dagiti diesel generator tapno makastrek.Dadduma a sistema ti transit ti mangsubli iti enerhia ti preno kadagiti flywheel ket iruarda manen dayta iti maikatlo a riles iti sumagmamano a segundo. Nakiay-ayam kadakuada ti NASA para kadagiti lugan iti law-ang.
Bateria: Ti Kategoria nga Aktual a Maseknan ti Tunggal Maysa
Sige, pagsaritaantayo dagiti bateria. Bimtak dagiti pagpilian iti elektrokemikal kadagiti nabiit pay a tawen, ket sipupudno a makariro dayta.
Litio-iondominarenna ti saritaan gapu iti nasayaat a rason. Ti nangato a densidad ti enerhia kaipapananna ti ad-adu a panagidulin iti basbassit nga espasio. Disente a biag ti siklo, nangruna kadagiti baro a kimika. Dagiti gastos ket bimmaba-kasla, bimmaba iti 90% manipud idi 2010 a kita ti bimmaba. Ti teleponom, ti laptopmo, dagiti de koriente a lugan, ken umad-adu, ti pagipempenan iti grid ket agtaray amin kadagiti panagduduma ti lithium-ion.
Ngem ti "lithium-ion" ket saan a maysa a banag. Maysa dayta a pamilia. Ti lithium iron phosphate (LFP) ket mangisakripisio ti sumagmamano a densidad ti enerhia para iti nasaysayaat a kinatalged ken napapaut a panagbiag-awan ti kobalt, a napateg agpadpada iti etika ken ekonomiko. Dagiti Chinese manufacturers ket napan amin-in iti LFP, ket ita daytoy ket mangal-ala. Kabayatanna, ti nickel-manganese-cobalt (NMC) ket mangibalkot iti ad-adu nga enerhia iti tunggal kilo, a napateg no padpadasem nga ited ti decente a range ti de koriente a kotse.
Ti nasipnget a sikigan ti lithium-ion? Thermal nga nagtalaw. Dagitoy a bateria ket mabalin a mauram iti nakaskasdaaw nga uso no nadadael, sobra ti nakargada, wenno basta saan a nagasat. Ti panagpataud ket enerhia-intensive. Dagiti supply chain para iti lithium ken cobalt ket addaan iti bukodda nga ethical baggage. Ket bayat a rumangrang-ay ti imprastruktura ti panag-recycle, kaaduan a nabusbos a bateria ket agngudo pay laeng kadagiti pagibellengan.
Dagiti bateria nga agayusalaen ti naan-anay a naiduma a pamay-an. Imbes nga agidulinda iti enerhia kadagiti solido nga elektrodo, agusarda kadagiti likido nga elektrolito kadagiti makinruar a tangke. Kayatmo kadi ti ad-adu a kapasidad ti enerhia? Mangala laeng kadagiti dadakkel a tangke. Naisina ti bileg ken enerhia, a mangbalbaliw iti intero a pilosopia ti disenio.
Dagiti vanadium redox flow battery (VRFB) ti kaaduan a nataengan a bersion. Agpautda iti praktikal nga agnanayon-agsasaritatayo iti 15,000 agingga iti 20,000 a siklo, mabalin nga ad-adu pay. Awan ti pannakadadael manipud iti nauneg a panagruar. Saan a mausar ti electrolyte; ag-slosh laeng dayta nga agsublisubli babaen ti cell stack. Duapulo-lima a tawen iti, mabalinmo nga i-drain ti electrolyte, ipatulod daytoy iti sabali a lugar, ken itultuloymo nga usaren daytoy.
Ngem dadakkel dagiti flow battery. Ti nababa a densidad ti enerhia kaipapananna nga awan ti kaipapanan dagitoy para kadagiti lugan wenno mayakar-akar nga aplikasion. Saan met a nalaka ti vanadium. Para iti grid-scale storage a sadiay ti footprint ket saan a napateg ken ti napaut a panagbiag ket addaan? Umad-adu ti makaawisda.
Lead-asidoket ti orihinal a makarga manen a bateria, a kangrunaanna saan a nagbaliw sipud pay idi 1859. Mangrugi ti kotsem iti maysa. Nalaka dagitoy, nasayaat-maawatan, ken 98% a ma-recycle. Ngem mediocre ti biag ti siklo, nakapuy ti density ti enerhia, ken nadagsen dagitoy. Para kadagiti aplikasion ti grid, dagitoy ket kaaduan a nasukatan, ngem dagitoy ket agdominar pay laeng kadagiti sistema ti koriente a backup a sadiay ti gastos ket ad-adda a napateg ngem ti amin a dadduma pay.
Sodium-ion ti sodioket ti baro a makagun-od iti serioso nga atension. Ti sodium ket adda iti sadinoman-literal iti danum ti baybay-isu a dagiti pakaseknan ti kadena ti suplay ket kangrunaan a mapukaw. Ti proseso ti panagpataud ket mabalinna nga usaren manen dagiti agdama nga alikamen ti pabrika ti lithium-ion. Ti panagaramid ket saan pay a naan-anay kadagiti lebel ti lithium-ion, ngem daytoy ket napardas a mangiserra ti giwang. Ti CATL ket nangrugi ti masa a produksion idi 2023. Iti las-ud ti lima a tawen, ti sodium-ion ket mabalin a mangikitikit ti nadagsen a bingay ti merkado para iti agtalinaed a pagipempenan.
Rumbeng a dakamateknikel-kadmio(maus-usar pay laeng iti dadduma nga aplikasion iti industria, nupay makasabidong ti cadmium ken pinarit dayta ti EU),nikel-metal a hidrido(malagipyo ti Prius sakbay a napan iti lithium?), kensodium-asupre(dagiti nangato-temperatura a sistema nga induron a naimbag dagiti kompania ti Hapon idi 2000s). Ngem iti daytoy a punto ilistak dagiti bambanag tapno laeng ilistak dagitoy. Ti praktikal a kinapudno ket dagiti lithium-ion ken dagiti bateria ti panagayus ket isu ti ayan ti panagtignay, nga addaan ti sodium-ion nga umay a napardas.
Thermal Storage: Ipapudot kas Bateria
Adtoy ti kategoria a saan nga umdas ti atension: panangidulin iti enerhia kas pudot (wenno lamiis).
Pagidulin ti narunaw nga asinket no kasano ti panagtrabaho dagiti konsentrado a planta ti koriente ti init iti rabii. Ipamaysa dagiti sarming ti lawag ti init iti torre, a papudotenda ti narunaw nga asin agingga iti 500-600℃. Maidulin dayta nga asin kadagiti nainsulasion a tangke, ket no kasapulam ti koriente, usarem dayta a mangaramid iti singaw ken mangpataray iti turbina. Ti planta ti Gemasolar idiay España ket makapataud iti koriente iti 15 nga oras kalpasan ti ilelennek ti init. Ti Crescent Dunes idiay Nevada ket makaiggem iti umdas a pudot para iti 10 nga oras a panagpataud.
Ti nalamiis a banag maipapan iti narunaw nga asin ket nalaklaka ti panagidulin iti pudot. Way nalaklaka kada kWh ngem dagiti bateria. Ti saan a-nalamiis a banag ket ti round-trip efficiency-adu ti mapukawmo iti panagbalbaliw manipud pudot agingga iti koriente ken agsubli.
Pagidulin iti yeloket ti termal a katupag ti panawen-panagbalbaliw. Dagiti komersial a pasdek iyeloda ti danum iti maysa a rabii no nababa ti gatad ti koriente, kalpasanna usarenda dayta a yelo a mangipaay iti air conditioning bayat ti kaaduan nga oras ti malem. Saan a glamorous, ngem agtrabaho. Usaren dayta ti Disney World. Adu a pasdek ti opisina kadagiti napudot a klima ti agus-usar iti dayta. Kangrunaanna nga agus-usarkayo iti yelo kas bateria para iti cooling demand.
Adda met dagiti baro a konsepto:Carnot nga baterianga agidulin ti koriente a kas pudot ken mangbalbaliw manen babaen ti panagusar kadagiti makina ti pudot, dagiti tangke ti napudot a danum a dayta ti panawen-ibalbaliw ti de koriente a pagpapudot, panawen a panagidulin ti pudot para kadagiti sibubukel a kaarrubaan. Nakaskasdaaw ti kauneg ti thermal universe.
Hidrohena: Ti Wildcard
Ti panagidulin iti enerhia ti hidrohena ket addaan kadagiti napasnek a manangitandudo ken naulpit a kritiko, ken sipupudno, agpada nga addaan kadagiti balido a punto.
Simple laeng ti makaawis: agusar iti sobra a mapabaro a koriente tapno mabingay ti danum iti hidrohena ken oksihena (electrolysis). Idulin ti hidrohena. No kasapulam ti koriente, patarayem dayta babaen ti fuel cell wenno puoram iti turbina. Ti hidrohena ket makaidulin kadagiti dakkel a kaadu ti enerhia para kadagiti napaut unay a kapaut-lawas, bulan, uray pay dagiti panawen.
Ti kritisismo ket agpapada a simple: ti round-trip efficiency ket nakaam-amak. Mapukawmo ti 30% iti electrolysis. Ad-adu ti mapukawmo iti compression wenno liquefaction. Ad-adu ti mapukawmo a mangkomberte manen iti koriente. End-agingga iti-end, mabalin a makasublika iti 30-40% ti orihinal nga enerhiam. Idiligyo dayta iti 85-90% para iti lithium-ion.
Isu a kaano nga adda kaipapanan ti hidrohena? No kasapulam ti agidulin iti pudno a dakkel a kaadu ti enerhia iti napaut a panawen. No decarbonizing-mo dagiti proseso ti industria a kasapulan ti nangato a pudot. No kasapulam ti energy carrier a mabalin nga ibiahe iti adayo. No dagiti dadduma a pagpilian literal a dida maaramid ti trabaho.
Dakkel ti panagpusta ti Alemania iti hidrohena. Kasta met ti Japan. Mangbangbangon ti Australia iti imprastruktura ti panageksport tapno maipatulod ti berde a hidrohena idiay Asia. No daytoy a taya ket agbayad ket agpannuray kadagiti gastos a bumaba a naparpartak ngem dagiti bateria ket sumayaat-ken dagiti bateria ket napardas a sumayaat.
Ti Ultra-Ababa a-Kapaut a Bambanag
Dagiti superkapasitoridulinen ti enerhia iti elektrostatiko imbes nga elektrokemikal. Dandani dagus a makarga ken makadiskargada, makabaelda iti minilion a siklo, ken mangipaayda iti nakakatkatawa a densidad ti bileg. Ti dida maaramid ket agurnong iti adu nga enerhia. Ti supercapacitor bank a kas kadakkel ti pagkargaan ti panagipatulod mabalin nga idulinna ti iggem ti bateria a kas kadakkel ti maleta.
Ti nasam-it a lugarda ket dagiti ultra-ababa a panagbettak: ti regeneratibo a panagpreno kadagiti sistema ti transit, panangannayas ti panagited ti koriente kadagiti mapabaro nga instalasion, a mangipaay iti dayta a pannakabingay-segundos ti bileg a kasapulan ti maysa nga UPS sakbay nga alaen dagiti bateria.
Superconducting a pagidulinan ti magnetiko nga enerhia(SMES) ket ad-adda pay nga exotic. Idulin ti enerhia iti magnetic field a pinartuat dagiti superconducting coil a nalamiis iti cryogenic temperature. Asideg-giddato a sungbat, awan ti panagdadael, nasken nga awan patinggana ti siklo a biag. Ngem dagiti gastos ken kinarikut ti panagmantener kadagiti superkonduktor a temperatura ket nagtalinaed kadagiti SMES kadagiti niche nga aplikasion-kaaduanna a kalidad ti bileg para kadagiti semikonduktor a fab ken dagiti dadduma pay a pasilidad a sadiay urayno dagiti apagbiit a panagbaba ti boltahe ket naggasto iti minilion.
Pagidulin iti Grabidad: Ti Baro a Daan nga Idea
Maysa pay a kategoria a maikari a dakamaten: dagiti sistema a naibatay iti grabidad- a saan a nabomba a hidro.
Vault ti Enerhiamangbangon kadagiti sistema ti crane a mangitumpok ken manglukat kadagiti nagdadakkel a kongkreto a bloke. Ipangato dagiti bloke no nalaklaka ti enerhia, ibaba dagitoy babaen kadagiti generator no kasapulam ti koriente. It’s pumped hydro nga awan ti danum, essentially.
Dagiti dadduma a kompania ket agsuksukisok kadagiti nabaybay-an a pagminasan-dagiti nababbaba a dagsen iti baba ti shaft, ipangatoda manen nga agpangato. Wenno dagiti panggep-naibangon a torre. Wenno uray dagiti konsepto a pakairamanan dagiti riles ti tren a nakargaan kadagiti bato kadagiti agkiling a riles.
Adda pay laeng ti hurado no makasalip dagitoy iti ekonomia. Ti densidad ti enerhia ti panagidulin ti grabidad ket nainkasigudan a nababa-kasapulam ti adu a masa ken kangato tapno makaidulin ti addaan kaipapanan nga enerhia. Ngem dagiti mangitantandudo ket mangikalintegan a ti panagusar kadagiti nalaka a materiales (kongkreto, graba) ken dagiti simple a mekaniko ket mabalin a mangabak kadagiti bateria iti gastos para kadagiti napaut-kapaut nga aplikasion.
Isu nga Ania ti Aktual a Napateg?
No nabasam agingga ita, mabalin a pampanunotem: ania a teknolohia ti mangabak?
Di umiso a saludsod.
Ti panagidulin ti enerhia ket saan a nangabak-ala-amin a merkado. Dagiti nadumaduma a teknolohia ket maibagay kadagiti nadumaduma a niche a naibatay iti kapaut, oras ti sungbat, lokasion, estruktura ti gastos, ken aplikasion.
Kasapulan kadi ti frequency regulation iti milisegundos? Flywheel wenno bateria. Kasapulan kadi ti uppat nga oras a backup para iti solar plant? Lithium-ion wenno agayus a bateria. Masapul kadi nga i-shift ti seasonal renewable surplus? Nalabit hidrohena, wenno nabomba a hidro no ipalubos ti heograpia. Kasapulan kadi a palamiisen ti maysa a pasdek bayat ti peak demand? Pagidulin iti yelo.
Saan nga agtaray ti grid ti masakbayan iti uray maysa laeng a teknolohia ti pagipempenan. Daytoy ket mangilayer kadagiti adu a teknolohia-supercapacitors para iti dagus a sungbat, dagiti bateria para kadagiti minuto aginggana kadagiti oras, nabomba a hidro para iti inaldaw a panagsiklo, hidrohena wenno thermal iti napapaut a kapaut. Tunggal slot iti espektro ti kapaut ket mapno la ketdi babaen ti ania man a teknolohia a mangitukon ti kasayaatan nga ekonomia para iti dayta nga espesipiko nga aplikasion.
Ti makapagagar a paset ket bumabbaba dagiti gastos iti dandani amin dagitoy a kategoria. Nag-crater ti gastos ti bateria ti lithium-ion. Sursuroten dagiti electrolyzer ti umasping a kurba ti panagsursuro. Umad-adu ti produksion ti flow battery. Uray ti nabomba a hydro ket makitkitana ti panagbalbaliw kadagiti naserraan-loop a sistema ken dagiti reserba iti uneg ti daga.
Sangapulo a tawenen ti napalabas, awan kadagitoy ti kasla makagunggona iti ekonomia no rukodna. Itatta? Ti panagidulin ket isu ti kapartakan-dumakdakkel a paset ti sektor ti enerhia.