Jakie są rodzaje magazynów energii?

Magazyny energii elektrycznej pozwalają na gromadzenie jej nadwyżek oraz wykorzystanie, gdy jest potrzebna. Wyróżnia się różne rodzaje tych urządzeń, a przed wyborem konkretnego modelu należy poznać dostępne rozwiązania. Przekonaj się, czym są magazyny energii elektrycznej, jakie technologie się w nich stosuje oraz dowiedz się, które z nich są najlepszym rozwiązaniem.

Czym są magazyny energii i jakie mają zastosowanie?

Magazyn energii to urządzenie przeznaczone do kumulowania i przechowywania energii elektrycznej. Dzięki nim można osiągnąć niezależność energetyczną od komercyjnych dostawców prądu. Ze zgromadzonej energii można skorzystać wtedy, gdy jest to konieczne np. podczas awarii. Jest to ważne zarówno w przypadku gospodarstw domowych, jak i przedsiębiorstw, gdzie braki w dostawie prądu mogą powodować poważne opóźnienia oraz wysokie koszty.

Magazyn energii pozwala zachować energię elektryczną na okresy zwiększonego zapotrzebowania na nią. Przekłada się to na redukcję kosztów, gdyż zmniejsza się zużycie prądu pozyskiwanego z sieci. Optymalizacja zużycia energii to także odciążenie sieci w szczytowych momentach.

Stosowanie tych urządzeń jest korzystne także ze względu na aktualne przepisy prawa dotyczące odsprzedaży prądu wytworzonego np. przez instalację fotowoltaiczną. Aby nie ponosić kosztów związanych z jej zakupem, wystarczy skorzystać z energii elektrycznej zgromadzonej w magazynie.

Zrozumienie tego, jak ważną rolę odgrywają magazyny w dzisiejszej energetyce jest kluczowe, aby przejść do omówienia technologii wykorzystywanych w tych urządzeniach.

Jakie technologie stosuje się w elektrochemicznych magazynach energii?

W elektrochemicznych magazynach energii stosuje się przede wszystkim:

• baterie litowo-jonowe,
• baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4),
• baterie przepływowe.

Pierwsze z nich są powszechnie stosowane. Warto bliżej poznać reakcje elektrochemiczne, które w nich zachodzą. Podczas rozładowywania akumulatora jony litu przemieszczają się z elektrody ujemnej (anody) poprzez elektrolit do elektrody dodatniej (katody). Przy ładowaniu baterii kierunek ruchu jonów jest odwrotny. Ich zaletą jest żywotność oraz niska waga. Wyróżnia je także duża liczba cykli ładowania oraz rozładowania. Są jednak dość drogie i istnieje ryzyko samozapłonu.

Baterie LiFePO4 są bezpieczniejsze oraz odporne na niekorzystne warunki atmosferyczne. Wyróżnia je wysoka odporność termiczna. Jednak zajmują więcej miejsca oraz są droższe w porównaniu do wcześniej omówionego wariantu.

Baterie przepływowe nie są jeszcze bardzo popularne, ale wybiera je coraz więcej inwestorów ze względu na ich wysoką gęstość energii. Przechowują one energię w dwóch ciekłych roztworach chemicznych. W celu rozładowania pompuje się je przez ogniwo elektrochemiczne po dwóch stronach półprzepuszczalnej membrany. Jest ona odpowiedzialna za oddzielenia od siebie substancji, a równocześnie umożliwia wymianę jonów między nimi. Dzięki temu energia chemiczna jest zamieniania na elektryczną.

Znajomość omówionych technologii pozwala zdecydowanie lepiej zrozumieć, w jaki sposób działają magazyny energii.

Jak działają mechaniczne magazyny energii?

Mechaniczne magazyny energii wykorzystują różne procesy fizyczne, aby magazynować prąd. Wyróżnia się:

• elektrownie szczytowo-pompowe – przemiana energii elektrycznej na energię potencjalną grawitacji następuje poprzez wpompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego w okresie nadwyżki produkcji nad zapotrzebowaniem i odwrotnie;
• systemy sprężonego powietrza CAES – sprężają powietrze pod dużym ciśnieniem w zbiornikach podziemnych lub nadziemnych wykorzystując nadmiar energii elektrycznej;
• koła zamachowe – ten mechanizm przyspiesza za pomocą dostarczonej energii, a następnie zwalnia w celu odzyskania energii zgromadzonej.

Urządzenia wykorzystujące konwersję mechaniczną stosuje się głównie w dużych instalacjach przemysłowych. Są one jednym z dostępnych rozwiązań, a innym są termiczne magazyny energii.

Czym wyróżniają się termiczne magazyny energii?

Magazyny energii termiczne przechowują energię w formie ciepła. Może być ono wykorzystane do ogrzania budynków lub w różnych procesach technologicznych. W tym celu stosuje się przede wszystkim:

• magazyny gorącej wody,
• magazyny pary wodnej,
• magazyny ciepła utajonego.

Pozwalają na sezonowe magazynowanie energii cieplnej. Sprawdzają się głównie w budynkach energooszczędnych i systemach ogrzewania. Ten sposób przechowywania ciepła zapewnia efektywność energetyczną.

Podobnie jak magazyny termiczne, także chemiczne magazyny energii dają wiele korzyści, które warto bliżej poznać.

Jakie są zalety i wady chemicznych magazynów energii?

Chemiczne magazyny energii mają wiele zalet i wad. W procesie elektrolizy powstaje wodór oraz tlen, które ładują te urządzenia. W procesie spalania wytwarza się para wodna, co pozwala oddać część energii. Synteza chemiczna pozwala na jej gromadzenie oraz efektywne wykorzystanie.

Magazynowanie gazowe nie jest jednak wolne od wad. Przede wszystkim wodór jest trudny w przechowywaniu. Tego rodzaju magazyny, bazujące na procesach chemicznych, charakteryzują się także dość wolnym rozruchem. Zaletą jest efektywność urządzeń oraz fakt, że technologia ta jest nieustannie doskonalona.

Magazyny chemiczne mają swoje ograniczenia, dlatego warto poznać także inne metody przechowywania energii, takie jak systemy sprężonego powietrza.

Na czym polega magazynowanie energii w postaci sprężonego powietrza?

Magazynowanie energii elektrycznej w postaci sprężonego powietrza wykorzystuje gaz pod dużym ciśnieniem. Skompresowane powietrze jest gromadzone w magazynach i wytłaczane w momencie szczytowego zapotrzebowania na energię. W momentach nadprodukcji powietrze jest zatłaczane ponownie do magazynu, a cały cykl się powtarza.

Magazynowanie pneumatyczne charakteryzuje się długą żywotnością. Ma zastosowanie głównie w instalacjach wielkoskalowych. Poprawy wymaga wydajność tego rodzaju urządzeń, która nie jest najlepsza.

Podobnie jak magazyny sprężonego powietrza, tak superkondensatory i ultrakondensatory wyróżniają się nowoczesnym podejściem do magazynowania energii.

Dlaczego superkondensatory i ultrakondensatory zyskują na popularności?

Superkondensatory i ultrakondensatory są coraz popularniejsze ze względu na ich zdolność do przechowywania energii. Mogą przechowywać jej nadmiar zdecydowanie dłużej w porównaniu z klasycznymi kondensatorami elektrolitycznymi oraz szybciej uwalniać. Do najważniejszych zalet można zaliczyć krótki czas ładowania oraz wysoką moc.

Pojemność elektryczna takich kondensatorów jest jednak niższa w porównaniu z tradycyjnymi magazynami. Z tego względu stosuje się je głównie w krótkoterminowych magazynach energii oraz do stabilizacji sieci energetycznej.

Poznaj najpopularniejsze rodzaje baterii stosowane w magazynach energii.

Jakie są najpopularniejsze rodzaje baterii stosowanych w magazynach energii?

W magazynach energii stosuje się głównie baterie litowo-jonowe, litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4), oraz kwasowo-ołowiowe. Pierwsze z nich są najpopularniejsze. Wyróżnia je wysoka gęstość energii oraz optymalna żywotność. Mogą jednak ulegać przegrzaniu, a nawet wybuchowi, jeśli są używane w niewłaściwy sposób.

Baterie LiFePO4 zapewniają większy poziom bezpieczeństwa. Są w stanie wytrzymać tysiące cykli ładowania oraz rozładowywania. Ich zakup wiąże się jednak najczęściej z wyższym wydatkiem w porównaniu z bateriami litowo-jonowymi.

Akumulatory kwasowo-ołowiowe są najtańsze, ale mają niską gęstość energii. Ich cykl życia także jest zdecydowanie najkrótszy z omawianych. Jednocześnie są odporne na przeładowanie i mogą pracować w trudnych warunkach.

Dowiedz się, jakie magazyny energii najlepiej sprawdzają się w przemyśle.

Jakie magazyny energii najlepiej sprawdzają się w zastosowaniach przemysłowych?

W przemyśle stosuje się głównie baterie przepływowe oraz sodowo-siarkowe. Jest to związane z ich dużą pojemnością oraz optymalną mocą. Zapewnia to efektywność energetyczną. Są w stanie wytrzymać duże obciążenia, dlatego mogą zasilać różne instalacje przemysłowe.

Baterie przepływowe rozładowują się do końca, co pozwala na efektywne wykorzystanie zgromadzonej w nich mocy. Wyróżniają się także trwałością, która według zapewnień producentów wynosi nawet 25 lat.

W przemyśle bardzo istotna jest skalowalność. Natomiast gospodarstwa domowe muszą uwzględnić nieco inne kryteria przy wyborze technologii magazynowania energii.

Które technologie magazynowania energii są najbardziej opłacalne dla gospodarstw domowych?

W gospodarstwach domowych najczęściej wybierane są magazyny energii z bateriami litowo-jonowymi i litowo-żelazowo-fosforanowymi (LiFePO4). Ich zakup jest tańszy w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Takie magazyny energii są wydajne oraz trwałe. Umożliwiają gromadzenie energii elektrycznej wyprodukowanej np. przez przydomową instalację fotowoltaiczną. Zapewnia to energooszczędność oraz niższe koszty eksploatacyjne, a także szybszy zwrot z inwestycji.

Gospodarstwa domowe mogą dodatkowo zmniejszyć wydatki związane z zakupem magazynu energii dzięki dostępnym dotacjom. Kolejna edycja programu „Mój Prąd” jest planowana na wrzesień 2024 r. W jego ramach można otrzymać 16 000 zł dofinansowania.

Dla gospodarstw domowych najważniejsza jest opłacalność inwestycji związanej z zakupem magazynu energii. Różnorodność dostępnych technologii przechowywania energii zaś sprawia, że każdy użytkownik znajdzie taką, która jest dopasowana do jego potrzeb.