Plantas de acumuladores, o uso de baterias para armazenar energia elétrica
Uma das formas mais eficientes e promissoras de armazenar energia elétrica, em termos de sua densidade de armazenamento, é a utilização de usinas termoelétricas baseadas em baterias, que permitem o armazenamento de energia na forma química.
As usinas de bateria são particularmente úteis quando é necessário fornecer energia de pico auxiliar de curto prazo, evitando assim quedas de energia de emergência para os consumidores.
Assim, as usinas a bateria, de acordo com o princípio de seu funcionamento, possuem muitas características em comum com as fontes convencionais de energia contínua, diferindo, porém, no maior tamanho da estrutura. Uma sala separada é reservada para abrigar as baterias da estação, semelhante a um grande depósito ou vários contêineres.
Como na tecnologia de fonte de alimentação ininterrupta, há uma característica aqui, que consiste no fato de que a energia eletroquímica armazenada nas baterias pode ser usada exclusivamente na forma de corrente contínua.
Mas como as redes convencionais requerem corrente alternada para obter, é necessário realizar uma transformação adicional da energia armazenada nas baterias. É por isso que a corrente de alta tensão é muito mais adequada transmitir energia à distância, são obtidos usando inversores de tiristores potentes, que necessariamente fazem parte das usinas de energia.
O tipo de bateria usado em uma determinada instalação é determinado por seu custo, requisitos de desempenho (energia armazenada, energia disponível) e vida útil esperada. Na década de 1980, apenas baterias de chumbo-ácido podiam ser encontradas em usinas de armazenamento. Nos anos 1990 e início dos anos 2000, surgiram as baterias de níquel-cádmio e sódio-enxofre.
Hoje, devido à queda no preço das baterias de íon-lítio (devido ao rápido desenvolvimento da indústria automotiva), o íon-lítio é usado principalmente. Sistemas de bateria flow-through já apareceram em alguns lugares. No entanto, soluções de chumbo-ácido ainda podem ser encontradas em alguns edifícios econômicos.
A vantagem das usinas de bateria em comparação com as usinas de bombeamento é óbvia. Não há peças em constante movimento, praticamente nenhuma fonte de ruído. Algumas dezenas de milissegundos são suficientes para iniciar uma usina de bateria, após o que ela pode funcionar imediatamente em plena capacidade.
Essa vantagem permite que as usinas de baterias suportem facilmente cargas máximas que nem são percebidas pelos equipamentos como algo crítico, de modo que tal estação pode trabalhar no máximo por horas.
Desnecessário dizer que as estações de bateria lidam facilmente com a tarefa de amortecer as flutuações de tensão causadas por picos de carga na rede. Graças a eles, cidades e regiões inteiras podem ser protegidas contra quedas de energia causadas por engarrafamentos.
O mesmo se aplica à operação de usinas de bateria em conexão com fontes de energia autônomas renováveis, hoje é uma indústria inteira.
Energia renovável [produção de energia renovável (energia renovável)] — O campo da economia, ciência e tecnologia que abrange a produção, transmissão, transformação, acumulação e consumo de energia elétrica, térmica e mecânica obtida a partir de fontes de energia renováveis.
Eu tenho baterias de vários tipos Existem vantagens e desvantagens. Alguns (sódio-enxofre) funcionam bem em modo constante, por exemplo, em combinação com fontes de energia autônomas, mas são propensos à corrosão e ao envelhecimento, mesmo se não forem usados. Outros sofrem desgaste simplesmente devido ao alto número de ciclos rápidos de carga e descarga.
Algumas baterias requerem manutenção regular (baterias de chumbo-ácido devem ser recarregadas com água), evacuação de gás para evitar explosão, etc.
As baterias de íon-lítio seladas mais modernas podem funcionar por um longo tempo sem manutenção, seu estado é monitorado pela eletrônica e, se necessário, sinaliza a necessidade de substituição da célula.
Um exemplo moderno é uma das maiores usinas de energia do mundo — a Hornsdale Power Reserve, que funciona em conjunto com a Hornsdale Wind Power Plant. A Tesla o construiu no final de 2017.
No início de 2018, enquanto a Austrália do Sul sofria perdas econômicas, a estação rendeu a seus proprietários quase um milhão de dólares para fornecer eletricidade à rede por A $ 14.000 por megawatt-hora. A usina é capaz de fornecer continuamente 30 MW por 3 horas e 70 MW por 10 minutos.
100 MW é a capacidade total de projeto da usina. A capacidade total da bateria da estação, 129 MWh, consiste em vários milhões de células de íon-lítio Samsung 21700 (3.000-5.000 mAh).
O sistema mantém de forma confiável a rede de consumidores de eletricidade em um estado estável, mesmo em casos onde a velocidade do vento é extremamente baixa. Em 2020, a capacidade da usina foi aumentada para 194 MWh, e a capacidade projetada é de 150 MW.
Um exemplo de tecnologia antiga é a usina de bateria em Chino, Califórnia, de 1988 a 1997. A usina incluía 8.256 baterias de chumbo-ácido localizadas em dois galpões.
A estrutura serve como uma junta de deformação estática potência reativa e proteger os consumidores contra quedas de energia durante quedas de energia. Sua potência máxima era de 14 MW com uma capacidade total da bateria de 40 MWh.
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