O almacenamento de enerxía é o proceso de captura e almacenamento de enerxía de varias fontes e convertela nunha forma que poida ser utilizada posteriormente. O almacenamento de enerxía pode axudar aos consumidores, aos servizos públicos e ao medio ambiente proporcionando unha serie de beneficios, como aforrar diñeiro, mellorar a fiabilidade e a resistencia, integrar enerxías renovables e reducir as emisións. Neste artigo, exploraremos os principais tipos e aplicacións do almacenamento de enerxía, como funciona e por que é importante para o futuro da enerxía.
Tipos de almacenamento de enerxía
Hai moitas formas diferentes de almacenar enerxía, dependendo da fonte, da forma e da finalidade da enerxía. Xeralmente, o almacenamento de enerxía pódese clasificar en cinco grandes categorías: baterías, térmicas, mecánicas, hidráulicas bombeadas e hidróxeno. Cada categoría ten as súas propias vantaxes e desvantaxes, e cada tecnoloxía dentro da categoría ten as súas propias características e especificacións. Aquí tes algúns exemplos de tecnoloxías de almacenamento de enerxía existentes e emerxentes dentro de cada categoría:
Baterías
Baterías son dispositivos que almacenan enerxía eléctrica en forma de enerxía química e a liberan cando se precisa. As baterías pódense usar para varias aplicacións, como alimentar vehículos eléctricos, proporcionar enerxía de respaldo e soportar a rede. As baterías pódense dividir en dous tipos: primarias e secundarias. As baterías primarias son desbotables e non se poden recargar, mentres que as secundarias son recargables e pódense usar varias veces. Algúns dos tipos comúns de baterías son:
- **Baterías de chumbo-ácido**: son os tipos de baterías recargables máis antigas e máis utilizadas. Son baratos, fiables e fáciles de reciclar, pero teñen baixa densidade de enerxía, vida útil curta e problemas ambientais.
- **Baterías de iones de litio**: estes son os tipos de baterías recargables máis populares para produtos electrónicos de consumo e vehículos eléctricos. Teñen alta densidade enerxética, longa vida útil e carga rápida, pero son caros, propensos a quentarse en exceso e difíciles de reciclar.
- **Baterías de fluxo**: son un tipo de baterías recargables que utilizan electrólitos líquidos almacenados en tanques externos. Teñen baixa densidade de enerxía, pero alta densidade de potencia, longa vida útil e escalabilidade. Son axeitados para aplicacións de almacenamento de enerxía a gran escala e de longa duración, como a estabilización da rede e a integración de enerxías renovables.
- **Baterías de estado sólido**: son un tipo de baterías recargables que usan electrólitos sólidos en lugar de líquidos. Teñen maior densidade de enerxía, maior vida útil e mellor seguridade que as baterías de ión-litio, pero aínda están en fase de investigación e desenvolvemento e afrontan retos como o alto custo e a baixa densidade de enerxía.
Almacenamento de enerxía térmica
Almacenamento de enerxía térmica é o proceso de almacenar enerxía calorífica ou fría en forma de enerxía sensible, latente ou termoquímica e liberala cando se precisa. O almacenamento de enerxía térmica pódese utilizar para varias aplicacións, como calefacción e refrixeración de edificios, proporcionando afeitado de carga máxima e mellorando a eficiencia das centrais eléctricas. Algúns dos tipos comúns de almacenamento de enerxía térmica son:
Almacenamento de calor sensible: este é o tipo de almacenamento de enerxía térmica máis simple e máis utilizado. Implica almacenar enerxía calorífica ou fría nun medio, como auga, aire ou rochas, sen cambiar a súa fase. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa, da calor específica e da diferenza de temperatura do medio.
Almacenamento de calor latente: é un tipo de almacenamento de enerxía térmica que consiste en almacenar calor ou enerxía fría nun medio que sofre un cambio de fase, como auga, xeo ou parafina. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa e da calor latente do medio. O almacenamento de calor latente pode almacenar máis enerxía por unidade de masa e volume que o almacenamento de calor sensible, pero require un control preciso da temperatura para manter o cambio de fase.
Almacenamento de enerxía termoquímica: é un tipo de almacenamento de enerxía térmica que consiste en almacenar enerxía térmica ou fría nun medio que sofre unha reacción química reversible, como hidruros metálicos, hidratos de sal ou materiais de sorción. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa e da entalpía da reacción. O almacenamento de enerxía termoquímica pode almacenar máis enerxía por unidade de masa e volume que o almacenamento de calor latente, e pode almacenar enerxía durante moito tempo sen perdas, pero require un complexo sistema de reactores e intercambiadores de calor.
Almacenamento de enerxía mecánica
O almacenamento de enerxía mecánica é o proceso de almacenar enerxía en forma de enerxía cinética ou potencial e liberala cando sexa necesario. O almacenamento de enerxía mecánica pódese utilizar para varias aplicacións, como equilibrar a rede, proporcionar regulación de frecuencia e mellorar o rendemento das fontes de enerxía renovables. Algúns dos tipos comúns de almacenamento de enerxía mecánica son:
Almacenamento de enerxía do volante: Este é un tipo de almacenamento de enerxía mecánica que consiste en almacenar enerxía nunha masa xiratoria, como unha roda de aceiro ou composta, e liberala ralentizando o xiro. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa, raio e velocidade angular da roda. O almacenamento de enerxía do volante pode proporcionar alta potencia, resposta rápida e longa vida útil, pero require un motor de alta velocidade, unha cámara de baleiro e un rodamento magnético para reducir a fricción e as perdas.
Almacenamento de enerxía de aire comprimido: Este é un tipo de almacenamento de enerxía mecánica que consiste en almacenar enerxía no aire comprimido e liberala ao expandir o aire a través dunha turbina ou un pistón. A cantidade de enerxía almacenada depende do volume, presión e temperatura do aire. O almacenamento de enerxía de aire comprimido pode proporcionar almacenamento de enerxía a gran escala e de longa duración, pero require unha gran caverna subterránea ou un tanque de gas e un intercambiador de calor ou un queimador de combustible para manter a temperatura do aire.
Almacenamento de enerxía por gravidade: é un tipo de almacenamento de enerxía mecánica que consiste en almacenar enerxía nunha masa elevada, como un bloque de formigón, un tren ou un guindastre, e liberala baixando a masa. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa, altura e gravidade do sistema. O almacenamento de enerxía por gravidade pode proporcionar almacenamento de enerxía a gran escala e de longa duración, pero require unha gran superficie terrestre e un sistema mecánico para levantar e baixar a masa.
Almacenamento de enerxía hidráulica por bombeo
O almacenamento de enerxía hidráulica por bombeo é o tipo de almacenamento de enerxía máis maduro e amplamente utilizado no mundo. Implica almacenar enerxía na auga e liberala convertendo a enerxía potencial da auga en electricidade. A cantidade de enerxía almacenada depende do volume, a carga e a eficiencia do sistema. O almacenamento de enerxía hidráulica por bombeo pode proporcionar almacenamento de enerxía a gran escala e de longa duración, pero require unha gran superficie terrestre, unha gran diferenza de elevación e un gran impacto ambiental.
Almacenamento de enerxía de hidróxeno
O almacenamento de enerxía do hidróxeno é o proceso de almacenar enerxía no hidróxeno e liberala convertendo a enerxía química do hidróxeno en electricidade ou calor. A cantidade de enerxía almacenada depende da masa, densidade e eficiencia do sistema. O almacenamento de enerxía de hidróxeno pode proporcionar almacenamento de enerxía a gran escala e de longa duración, pero require unha gran cantidade de electricidade, auga e infraestrutura para producir, almacenar e transportar hidróxeno.
Como funciona o almacenamento de enerxía
O almacenamento de enerxía funciona convertendo a enerxía dunha forma a outra, almacenándoa nun sistema ou nun dispositivo e liberándoa cando sexa necesario ou sexa máis valiosa. Os principios e procesos básicos de almacenamento de enerxía son:
Carga
Este é o proceso de transferencia de enerxía dunha fonte, como a rede, unha central eléctrica ou un xerador renovable, a un sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía, e convertela nunha forma que se pode almacenar, como electricidade, calor, enerxía fría, química, cinética ou potencial.
almacenar
Este é o proceso de manter a enerxía no sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía ata que sexa necesaria ou máis valiosa. A duración e a capacidade do almacenamento dependen do tipo e características do sistema ou dispositivo, así como dos factores externos, como a temperatura, a presión e as perdas.
Descargando
Este é o proceso de transferencia de enerxía do sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía a unha carga, como un consumidor, unha utilidade ou unha rede, e convertela nunha forma que se poida utilizar, como electricidade, calor, frío, produtos químicos. enerxía cinética ou potencial.
Os factores clave que afectan o rendemento e a eficiencia dos sistemas ou dispositivos de almacenamento de enerxía son:
poder
Esta é a velocidade á que se pode transferir enerxía ao sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía. Mídese en vatios (W) ou quilovatios (kW). A potencia determina a rapidez con que se pode cargar ou descargar o sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía e o ben que pode responder ás flutuacións da demanda ou da oferta.
enerxía
Esta é a cantidade de enerxía que pode ser almacenada ou liberada polo sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía. Mídese en vatios-hora (Wh) ou quilovatios-hora (kWh). A enerxía determina canto tempo pode funcionar o sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía e canto pode contribuír ao equilibrio ou á seguridade enerxética.
Eficiencia
Esta é a relación entre a produción de enerxía e a entrada de enerxía do sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía. Mídese en porcentaxe (%). A eficiencia determina a cantidade de enerxía que se perde durante os procesos de carga e descarga e o custo efectivo do sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía.
Esperanza de vida
Este é o número de ciclos ou anos que pode funcionar o sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía antes de que o seu rendemento se degrade significativamente. Mídese en ciclos ou anos. A vida útil determina o duradeiro e fiable do sistema ou dispositivo de almacenamento de enerxía e con que frecuencia é necesario substituír ou manter.
Beneficios do almacenamento de enerxía
O almacenamento de enerxía ten moitos beneficios que poden converterse nunha ferramenta valiosa para satisfacer diversas necesidades e obxectivos enerxéticos. Ao mellorar a eficiencia xeral, a flexibilidade e a fiabilidade do sistema de enerxía, o almacenamento de enerxía pode aforrar cartos, mellorar a resistencia, integrar enerxías renovables e reducir os impactos ambientais. Estes son algúns dos principais beneficios do almacenamento de enerxía, apoiados por datos e estatísticas de fontes autorizadas:
Aforrar cartos
O almacenamento de enerxía pode aforrar custos operativos na alimentación da rede, así como aforrar diñeiro para os consumidores de electricidade que instalan almacenamento de enerxía nas súas casas e empresas. O almacenamento de enerxía pode reducir o custo de proporcionar servizos de regulación de frecuencia e de reserva de rotación, así como compensar os custos para os consumidores almacenando enerxía de baixo custo e usándoa máis tarde, durante os períodos punta a tarifas eléctricas máis altas. Ao utilizar o almacenamento de enerxía durante breves cortes, as empresas poden evitar interrupcións custosas e continuar coas operacións normais. Os veciños poden salvarse da perda de alimentos e medicamentos, e das molestias de non ter electricidade. E hai unha opción para que tanto as empresas como os consumidores residenciais participen en programas de resposta á demanda cando estean dispoñibles.
Segundo un estudo da International Axencia de Enerxías Renovables (IRENA), o aforro de custos mundiais derivado da implantación do almacenamento de enerxía podería alcanzar os 156 millóns de dólares estadounidenses ao ano para 2030. Outro estudo realizado por EE. Departamento de Enerxía (DOE) estimou que o almacenamento de enerxía podería aforrar ata 4 millóns de dólares anuais nos Estados Unidos para 2020.
Mellorar a fiabilidade e a resistencia
O almacenamento de enerxía pode proporcionar enerxía de reserva durante as interrupcións, como tormentas, ciberataques ou fallos de equipos. O mesmo concepto que se aplica á enerxía de respaldo para un dispositivo individual (por exemplo, unha alarma de fume que se conecta a unha casa pero que tamén ten unha batería de respaldo), pódese ampliar a un edificio enteiro ou mesmo á rede en xeral. O almacenamento proporciona flexibilidade á rede, para garantir unha enerxía ininterrompida aos consumidores, sempre e onde o necesiten. Esta flexibilidade é fundamental tanto para a fiabilidade como para a resistencia. A medida que o custo das interrupcións segue aumentando, o valor da fiabilidade mellorada e as melloras na resistencia tamén aumenta.
Segundo un informe do Laboratorio Nacional de Enerxías Renovables (NREL), o custo anual das interrupcións eléctricas nos Estados Unidos estimouse en 79 millóns de dólares estadounidenses en 2015. O almacenamento de enerxía pode axudar a reducir este custo proporcionando enerxía de reserva e servizos de rede. Por exemplo, en 2017, Tesla instalou un sistema de baterías de 100 MW/129 MWh en Australia Meridional, que axudou a estabilizar a rede e evitar cortes, o que aforrou uns 116 millóns de dólares australianos no seu primeiro ano de funcionamento.
Integración das enerxías renovables
O almacenamento de enerxía pode suavizar a entrega de recursos variables ou intermitentes como o vento e a solar, almacenando o exceso de enerxía cando sopra o vento e o sol brilla, e entrégalo cando ocorre o contrario. Pero o almacenamento tamén pode soportar a entrega eficiente de electricidade para recursos inflexibles e de carga base, como a nuclear e o carbón. O almacenamento de enerxía pode axudar a aumentar a penetración e utilización de enerxías renovables, reducir a redución e o desperdicio de enerxía limpa e reducir a dependencia e as emisións dos combustibles fósiles.
Segundo IRENA, o almacenamento de enerxía podería permitir a integración de ata o 80% da enerxía renovable variable nalgunhas rexións para 2050. Outro estudo realizado por NREL descubriu que o almacenamento de enerxía podería reducir a redución da enerxía eólica e solar nos Estados Unidos nun 78% 2050.
Redución dos impactos ambientais
O almacenamento de enerxía pode axudar a reducir os impactos ambientais do sector eléctrico, como as emisións de gases de efecto invernadoiro, a contaminación do aire, o consumo de auga e o uso da terra. Ao permitir a integración de máis enerxías renovables, o almacenamento de enerxía pode desprazar a xeración e as emisións de combustibles fósiles. Ao mellorar a eficiencia e flexibilidade do sistema eléctrico, o almacenamento de enerxía pode reducir a necesidade de novas centrais eléctricas e liñas de transmisión, así como os impactos ambientais asociados.
Segundo un informe do Axencia Internacional da Enerxía (AIE), o almacenamento de enerxía podería reducir as emisións mundiais de CO2 do sector eléctrico nun 6 % para 2040. Outro informe do DOE estimou que o almacenamento de enerxía podería reducir o consumo de auga do sector eléctrico estadounidense nun 25 % para 2050.
Conclusión
O almacenamento de enerxía é unha ferramenta poderosa e versátil que pode axudarnos a satisfacer as nosas necesidades e obxectivos enerxéticos dunha forma máis eficiente, flexible e sostible. Ao almacenar enerxía de varias formas e liberala cando sexa necesaria ou sexa máis valiosa, o almacenamento de enerxía pode proporcionar unha serie de beneficios, como aforrar diñeiro, mellorar a fiabilidade e a resistencia, integrar enerxías renovables e reducir os impactos ambientais. O almacenamento de enerxía non é unha solución única, senón un campo diverso e dinámico que ofrece moitas opcións e oportunidades para diferentes aplicacións e escenarios. O almacenamento de enerxía non é só unha tecnoloxía, senón tamén unha visión para o futuro da enerxía. Se o precisas Almacenamento de enerxía doméstica, podes contactar connosco e estaremos encantados de axudarte!
