Pêşniyara hilanîna enerjiyê ya bazirganî

Enerjiya nûjenkirî beşek bingehîn a plansaziya demdirêj a ji bo bêalîbûna karbonê ye. Tevî hevhevketina navokî ya kontrolkirî, kanankirina fezayê, û pêşkeftina mezin a gihîştî ya çavkaniyên hîdroenerjiya ku di demek kurt de xwedan rêyek bazirganî ne, enerjiya bayê, û enerjiya rojê niha çavkaniyên enerjiya nûjenbar a herî bi hêvî ne. Dîsa jî, ew ji hêla çavkaniyên ba û ronahiyê ve têne sînorkirin. Depokirina enerjiyê dê bibe beşek bingehîn a karanîna enerjiyê ya pêşerojê. Ev gotar û gotarên paşîn dê teknolojiyên hilanîna enerjiyê yên bazirganî yên mezin, bi giranî li ser dozên bicîhkirinê dihewîne.

Di van salên dawî de, avakirina bilez a pergalên hilanîna enerjiyê hişt ku hin daneyên berê êdî ne arîkar bin, wek mînak "depokirina enerjiya hewaya pêçandî bi tevahî kapasîteya sazkirî ya 440 MW di rêza duyemîn de ye, û bataryayên sodyûm-sulfurê di rêza sêyemîn de ye, bi pîvanek kapasîteya tevahî. 440 MW. 316MW" hwd. Ji bilî vê, nûçeyên ku Huawei projeya "mezintirîn" depokirina enerjiyê ya cîhanê bi 1300MWh îmze kiriye, pir zêde ye. Lêbelê, li gorî daneyên heyî, 1300 MWh ne projeya herî girîng a depokirina enerjiyê li cîhanê ye. Projeya herî mezin a hilanîna enerjiyê ya navendî girêdayî depoya pompkirî ye. Ji bo teknolojiyên hilanîna enerjiya fizîkî yên wekî hilanîna enerjiya xwê, di mijara hilanîna enerjiya elektrokîmyayî de, 1300MWh ne projeya herî girîng e (dibe ku ew di heman demê de pirsgirêkek îstatîstîkî jî be). Kapasîteya heyî ya Navenda Storage Energy Moss Landing gihîştiye 1600 MWh (di qonaxa duyemîn de 1200 MWh, di qonaxa duyemîn de 400 MWh). Dîsa jî, ketina Huawei pîşesaziya hilanîna enerjiyê li ser qonaxê ronî kiriye.

Heya nuha, teknolojiyên hilanîna enerjiyê yên bazirganî û potansiyel dikarin li hilanîna enerjiya mekanîkî, hilanîna enerjiya termal, hilanîna enerjiya elektrîkê, hilanîna enerjiya kîmyewî, û hilanîna enerjiya elektrokîmyayî dabeş bikin. Fîzîk û kîmya di eslê xwe de yek in, ji ber vê yekê em wana li gorî ramana pêşiyên xwe ji bo heyamê dabeş bikin.

1. Depokirina enerjiya mekanîkî / hilanîna termal û hilanîna sar

Depoya pompkirî:

Du depoyên jor û jêr hene, di dema hilanîna enerjiyê de avê pompeyî depoya jorîn dikin û di dema hilberandina enerjiyê de avê diavêjin depoya jêrîn. Teknolojî gihîştî ye. Di dawiya sala 2020-an de, kapasîteya sazkirî ya gerdûnî ya kapasîteya hilanîna pompeyî 159 mîlyon kilovat bû, ku ji sedî 94-ê kapasîteya hilanîna enerjiyê ya tevahî pêk tîne. Heya nuha, welatê min bi tevahî 32.49 mîlyon kilovat santralên elektrîkê yên hilanînê yên pompeyî xistine xebatê; Pîvana tevahî ya santralên elektrîkê yên pompeyî yên di bin çêkirinê de 55.13 mîlyon kilovat e. Pîvana hem çêkirî û hem jî di bin çêkirinê de li cîhanê di rêza yekem de ye. Kapasîteya sazkirî ya stasyonek elektrîkê ya hilanîna enerjiyê dikare bigihîje hezaran MW, hilberîna elektrîkê ya salane dikare bigihîje çend mîlyar kWh, û leza destpêkirina reş dikare bi qasî çend hûrdeman be. Heya nuha, santrala elektrîkê ya hilanîna enerjiyê ya herî mezin a ku li Chinaînê dixebite, Hebei Fengning Pumped Storage Power Station, xwedî kapasîteya sazkirî ya 3.6 mîlyon kilowatt û kapasîteya hilberîna elektrîkê ya salane 6.6 mîlyar kWh heye (ku dikare 8.8 mîlyar kWh hêza zêde bigire. bi karîgerî bi qasî %75. Dema destpêkirina reş 3-5 hûrdem. Her çend hilanîna pompkirî bi gelemperî tê hesibandin ku kêmasiyên hilbijartina cîhê tixûbdar, çerxa veberhênana dirêj, û veberhênana girîng heye, ew hîn jî teknolojiya herî gihîştî, operasyona herî ewledar, û wateya hilanîna enerjiyê ya herî kêm e. Rêvebiriya Enerjiyê ya Neteweyî Plansaziya Pêşkeftina Navîn û Dem-Dardirêj ji bo Hilberîna Pumpkirî (2021-2035) derxist.

Heya sala 2025-an, pîvana hilberîna tevahî ya hilanîna pompeyî dê ji 62 mîlyon kilovat zêdetir be; heta 2030, pîvana hilberîna tevahî dê bibe 120 mîlyon kilovat; heya sala 2035-an, dê pîşesaziyek nûjen a hilanînê ya pompeyî ku hewcedariyên pêşkeftina enerjiya nû ya bi rêjeyek mezin û mezin peyda dike were damezrandin.

Hebei Fengning Pumped Storage Station - Reservoir Jêrîn

Depokirina enerjiya hewaya pêçandî:

Dema ku barkirina elektrîkê kêm be, hewa bi elektrîkê tê pêçandin û hilanîn (bi gelemperî di şikeftên xwê yên binê erdê, şikeftên xwezayî, hwd. de tê girtin). Dema ku mezaxtina elektrîkê zêde dibe, hewaya tansiyona bilind tê berdan da ku jeneratorê elektrîkê hilberîne.

depokirina enerjiya hewaya pêçandî

Hilberîna enerjiya hewaya pêçandî bi gelemperî duyemîn teknolojiya herî maqûl ji bo hilanîna enerjiya mezin a GW-ê piştî hilanîna pompkirinê tê hesibandin. Dîsa jî, ew ji hêla şert û mercên bijartina cîhê hişktir, lêçûna veberhênana bilind, û karbidestiya hilanîna enerjiyê ji depoya pompkirî ve sînorkirî ye. Kêm, pêşkeftina bazirganî ya hilanîna enerjiya hewaya pêçandî hêdî ye. Heya Îlona vê salê (2021), yekem projeya hilanîna enerjiya hewaya pêçandî ya welatê min - Jiangsu Jintan Salt Cave Projeya Xwenîşandana Neteweyî ya Parzûna Enerjiya Hewayê ya Kompresandî, nû bi torê ve hatî girêdan. Kapasîteya sazkirî ya qonaxa yekem a projeyê 60MW e, û karbidestiya veguheztina hêzê bi qasî %60 e; pîvana avakirina demdirêj a projeyê dê bigihîje 1000 MW. Di Cotmeha 2021-an de, yekem pergala hilanîna enerjiya hewaya pêçandî ya pêşkeftî ya 10 MW ku serbixwe ji hêla welatê min ve hatî pêşve xistin, li Bijie, Guizhou bi torê ve hat girêdan. Meriv dikare bibêje ku riya bazirganî ya hilanîna enerjiya hewayê ya tevlihev nû dest pê kiriye, lê pêşeroj sozdar e.

Projeya hilanîna enerjiya hewaya pêçandî ya Jintan.

Depokirina enerjiya xwêya şilandî:

Depokirina enerjiya xwêya şilandî, bi gelemperî bi hilberîna hêza termal a rojê re tê hev, tîrêja rojê kom dike û germê di xwêya şilandî de hilîne. Dema ku elektrîkê hildiberîne, germa xwêya şilandî ji bo hilberîna elektrîkê tê bikar anîn, û piraniya wan buharê çêdikin da ku jeneratorek turbînê bimeşîne.

depokirina germa xwêya şilandî

Wan santrala enerjiya termal a rojê ya 100MW birca xwêya şilandî ya Hi-Tech Dunhuang li mezintirîn santrala enerjiya termîkî ya rojê ya Chinaînê qîriyan. Projeya Delingha 135 MW CSP ya bi kapasîteya sazkirî ya mezintir dest bi avakirinê kir. Dema hilanîna enerjiya wê dikare bigihîje 11 demjimêran. Bi tevahî veberhênana projeyê 3.126 mîlyar yuan e. Tê plankirin ku beriya 30ê Îlona 2022an bi fermî bi torê ve were girêdan û her sal dikare bi qasî 435 milyon kWh elektrîkê hilberîne.

Dunhuang CSP Station

Teknolojiyên hilanîna enerjiya laşî di nav de hilanîna enerjiyê ya flywheel, hilanîna enerjiya hilanîna sar, hwd.

2. Depokirina enerjiya elektrîkê:

Superkapacitor: Ji hêla dendika enerjiya xweya kêm (li jêr binêre) û xwe-vekêşana giran ve hatî sînordar kirin, ew naha tenê di navberek piçûk a vegerandina enerjiya wesayîtê, şûştina lûtkeya tavilê, û dagirtina geliyê de tê bikar anîn. Serîlêdanên tîpîk Porta Deepwater a Shanghai Yangshan in, ku 23 vînç bi girîngî bandorê li tora elektrîkê dikin. Ji bo kêmkirina bandora vînçan li ser tora elektrîkê, pergalek hilanîna enerjiyê ya supercapacitor 3MW/17.2KWh wekî çavkaniyek paşde tê saz kirin, ku dikare bi domdarî dabînkirina elektrîkê ya 20-an peyda bike.

Depoya enerjiyê ya superconducting: ji holê rakirin

3. Depoya enerjiya elektrokîmyayî:

Ev gotar hilanîna enerjiya elektrokîmyayî ya bazirganî di kategoriyên jêrîn de dabeş dike:

Lead-acid, bataryayên lead-karbon

pîlê herikînê

Pîlên Metal-ion, di nav de bataryayên lîtium-ion, bataryayên sodyûm-ion, hwd.

Batteries Metal-Sulfur / Oxygen / Air Rechargeable

yên din

Pîlên lead-asîd û karbon-lead: Wekî teknolojiyek hilanîna enerjiyê ya gihîştî, bataryayên asîdê bi berfirehî di destpêka gerîdeyê de têne bikar anîn, dabînkirina hêza piştgir ji bo santralên elektrîkê yên qereqola bingehîn, hwd. Piştî elektroda Pb neyînî ya pîlê-asîdê bi materyalên karbonê ve tê dop kirin, pîlê-karbonê-karbonê dikare bi bandor pirsgirêka dakêşana zêde baştir bike. Li gorî rapora salane ya Tianneng ya 2020-an, Projeya hilanîna enerjiya enerjiyê ya 12MW / 48MWh ku ji hêla pargîdanî ve hatî qedandin, Dewleta Grid Zhicheng (Jinling Substation) XNUMXMW / XNUMXMWh ku ji hêla pargîdanî ve hatî qedandin yekem santrala elektrîkê ya hilanîna enerjiyê ya pêşeng-karbonê ya super-mezin e li parêzgeha Zhejiang û tewra li seranserê welêt.

Pîlê herikînê: Pîlê herikînê bi gelemperî ji şilava ku di konteynerek ku di nav elektrodê re diherike de tê hilanîn. Barkirin û dakêşandin bi riya parzûna veguheztina îyonê pêk tê; serî li jimareya jêrîn bidin.

Şematîka bataryayê ya herikînê

Di arastekirina bataryaya herikîna hemî vanadyûmê de, projeya Guodian Longyuan, 5MW/10MWh, ku ji hêla Enstîtuya Dalian ya Fîzîkê ya Kîmyewî û Dalian Rongke Enerjiyê ve hatî qedandin, pergala hilanîna enerjiyê ya hemî vanadyûmê ya herî berfireh bû. cîhana wê demê, ya ku niha di bin çêkirinê de ye. Pergala hilanîna enerjiyê ya herikîna bataryayê ya hemî vanadyum redox-a-pîvana mezin digihîje 200MW/800MWh.

Pîlê Metal-ion: Teknolojiya hilanîna enerjiya elektrokîmyayî ya herî zû mezin dibe û herî berfireh tê bikar anîn. Di nav wan de, bataryayên lîtium-ion bi gelemperî di elektronîkên xerîdar, bataryayên hêzê, û warên din de têne bikar anîn, û serîlêdanên wan di hilanîna enerjiyê de jî zêde dibin. Di nav de projeyên berê yên Huawei yên di bin çêkirinê de ku hilanîna enerjiya pîlê lithium-ion bikar tînin, projeya herî mezin a hilanîna enerjiya pîlê lithium-ion ku heya nuha hatî çêkirin, qereqola hilanîna enerjiyê Moss Landing e ku ji Qonaxa I 300MW/1200MWh û Qonaxa II 100MW/400MWh pêk tê. bi giştî 400MW/1600MWh.

Pîlê Lîtyûm-Ion

Ji ber tixûbdarbûna kapasîteya hilberîna lîtium û lêçûn, li şûna îyonên sodyûmê bi dendika enerjiyê ya nisbeten kêm, lê rezervên zêde tê çaverê kirin ku bihayê kêm bike, bûye rêyek pêşkeftinê ji bo bataryayên lîtium-ion. Prensîb û materyalên wê yên bingehîn dişibihe bataryayên lîtium-ionê, lê ew hêj di astek mezin de nehatiye pîşesaziyê. , di raporên heyî de pergala hilanîna enerjiyê ya bataryaya sodyûm-ionê ku hatî xebitandin tenê pîvanek 1MWh dîtiye.

Pîlên Aluminium-ion xwedî taybetmendiyên kapasîteya teorîkî ya bilind û rezervên pir zêde ne. Di heman demê de ew rêgezek lêkolînê ye ku li şûna bataryayên lîtium-ionê biguhezîne, lê rêyek bazirganîkirina zelal tune. Pargîdaniyek Hindî ya ku di van demên dawî de populer bûye ragihand ku ew ê sala bê hilberîna bataryayên aluminium-ion bazirganî bike û dê yekîneyek hilanîna enerjiyê ya 10MW ava bike. Ka em li bendê bin û bibînin.

bisekinin û bibînin

Pîlên metal-sulfur / oksîjen / hewayê yên ji nû ve dakêşandî: di nav de lîtium-sulfûr, lîtium-oksîjen/hewa, sodyûm-sulfûr, bataryayên aluminum-hewayê yên vejêbar, hwd., bi tîrêjiya enerjiyê ya ji bataryayên ionê bilindtir in. Nûnerê heyî yê bazirganiyê bataryayên sodyûm-sulfurê ne. NGK niha dabînkerê sereke yê pergalên bataryayên sodyûm-sulfurê ye. Pîvana mezin a ku hatî xebitandin pergala hilanîna enerjiyê ya bataryaya sodyûm-sulfurê ya 108MW/648MWh e li Emîrtiyên Ereb ên Yekbûyî.

4. Depokirina enerjiya kîmyewî: Deh sal berê, Schrödinger nivîsand ku jiyan bi bidestxistina entropiya neyînî ve girêdayî ye. Lê heke hûn xwe nespêrin enerjiya derve, entropî dê zêde bibe, ji ber vê yekê divê jiyan hêz bigire. Jiyan riya xwe dibîne, û ji bo hilanîna enerjiyê, nebat bi fotosentezê enerjiya rojê vediguherînin enerjiya kîmyayî ya di madeya organîk de. Depokirina enerjiya kîmyewî ji destpêkê ve vebijarkek xwezayî ye. Hilberîna enerjiya kîmyewî ji mirovan re rêbazek hilanîna enerjiyê ya bihêz e ji ber ku Ew volt kir stûnên elektrîkê. Dîsa jî, karanîna bazirganî ya hilanîna enerjiyê ya mezin nû dest pê kiriye.

Hilberîna hîdrojenê, metanol, hwd.: Enerjiya hîdrojenê xwedan avantajên berbiçav ên dendika enerjiya bilind, paqijî, û parastina jîngehê ye û di pêşerojê de bi gelemperî wekî çavkaniyek enerjiyê ya îdeal tê hesibandin. Rêya hilberîna hîdrojenê→ hilanîna hîdrojenê→ şaneya sotemeniyê jixwe di rê de ye. Heya nuha, zêdetirî 100 stasyonên sotemeniya hîdrojenê li welatê min hatine çêkirin, ku di nav topên cîhanê de cih digirin, di nav de mezintirîn stasyona sotemeniya hîdrojenê ya cîhanê li Pekînê. Lêbelê, ji ber sînorên teknolojiya hilanîna hîdrojenê û xetera teqîna hîdrojenê, hilanîna hîdrojenê ya nerasterast ku ji hêla metanol ve tê temsîl kirin jî dibe ku rêyek bingehîn be ji bo enerjiya pêşerojê, wek teknolojiya "ronahiya rojê ya şil" a tîmê Li Can li Enstîtuya Dalian. Kîmya, Akademiya Zanistî ya Çînê.

Pîlên seretayî yên metal-hewayê: ji hêla bataryayên aluminium-hewayê yên bi tîrêjiya enerjiya teorîkî ya bilind ve têne temsîl kirin, lê di bazirganiyê de pêşkeftinek hindik heye. Phinergy, pargîdaniyek nûnerê ku di gelek raporan de tê gotin, ji bo wesayîtên xwe bataryayên aluminium-hewayê bikar anîn. Hezar mîl, çareseriya sereke di hilanîna enerjiyê de bataryayên zinc-hewayê yên dakêşbar e.