Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας: Βασική τεχνολογία υποστήριξης για τη διατήρηση της βιομηχανικής ενέργειας

Στη διαδικασία της βιομηχανικής παραγωγής, η ζήτηση ενέργειας παρουσιάζει συχνά μια μη ισορροπημένη κατάσταση. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της μέγιστης περιόδου παραγωγής ορισμένων εργοστασίων, η κατανάλωση ενέργειας όπως η ηλεκτρική ενέργεια και η θερμική ενέργεια αυξάνεται απότομα. Ενώ κατά τη διάρκεια της περιόδου, η ζήτηση ενέργειας μειώνεται σημαντικά. Αυτή η ανισορροπία μεταξύ της προσφοράς και της ζήτησης όχι μόνο οδηγεί σε αναποτελεσματική χρησιμοποίηση ενέργειας, αλλά ασκεί τεράστια πίεση στα συστήματα παροχής ενέργειας όπως τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι σαν ένας ενεργειακός ρυθμιστής, ο οποίος μπορεί να αποθηκεύσει την υπερβολική ενέργεια όταν η παροχή ενέργειας είναι άφθονη και απελευθέρωση ενέργειας όταν κορυφώνεται η ζήτηση ενέργειας, εξισορροπώντας έτσι την αποτελεσματική εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ενέργειας.

Λαμβάνοντας την αποθήκευση ενέργειας ενέργειας ως παράδειγμα, οι κοινές μέθοδοι αποθήκευσης ενέργειας περιλαμβάνουν την αποθήκευση ενέργειας μπαταρίας και την αποθήκευση ενέργειας από σφόνδυλο. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε χημική ενέργεια και την αποθηκεύει στην μπαταρία. Όταν το φορτίο της βιομηχανικής ισχύος αυξάνεται, η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και απελευθερώνεται. Σε μερικά μεγάλα εργοστάσια, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών ιόντων λιθίου είναι εγκατεστημένα για τη φόρτιση και την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας όταν η τιμή ηλεκτρικής ενέργειας είναι χαμηλή τη νύχτα και η εκφόρτιση κατά τη διάρκεια της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας, η οποία όχι μόνο μειώνει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας του Επιχειρήσεις, αλλά μειώνει επίσης την πίεση τροφοδοσίας του ηλεκτρικού δικτύου. Η αποθήκευση ενέργειας του σφονδύλου χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο σφόνδυλο υψηλής ταχύτητας για την αποθήκευση κινητικής ενέργειας. Όταν απαιτείται ηλεκτρική ενέργεια, ο σφόνδυλος οδηγεί τη γεννήτρια για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η μέθοδος αποθήκευσης ενέργειας έχει τα πλεονεκτήματα της ταχύτητας γρήγορης φόρτισης και εκφόρτισης και της μεγάλης διάρκειας ζωής. Έχει εξαιρετική απόδοση σε ορισμένα βιομηχανικά σενάρια που έχουν υψηλές απαιτήσεις για την ποιότητα της ενέργειας και απαιτούν συχνή και ταχεία αναπλήρωση ενέργειας.

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη βιομηχανική ανάκτηση θερμότητας. Πολλές διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής θα παράγουν πολλή απόβλητη θερμότητα, όπως καυσαέρια υψηλής θερμοκρασίας σε φυτά χάλυβα και απόβλητα από ψύξη κλίνκερ σε φυτά τσιμέντου. Μέσω του συστήματος αποθήκευσης θερμικής ενέργειας, αυτή η απόβλητη θερμότητα μπορεί να αποθηκευτεί και να απελευθερωθεί για χρήση όταν απαιτείται θερμότητα. Για παράδειγμα, η χρήση υλικών αλλαγής φάσης ως μέσου αποθήκευσης θερμικής ενέργειας, όταν η θερμότητα των αποβλήτων μεταφέρεται σε υλικά αλλαγής φάσης μέσω εναλλάκτη θερμότητας, τα υλικά αλλαγής φάσης μεταβάλλονται από στερεό σε υγρό για να αποθηκεύουν θερμότητα. Όταν απαιτείται θέρμανση, τα υλικά αλλαγής υγρής φάσης αλλάζουν πίσω στο στερεό για να απελευθερώσουν τη θερμότητα. Με αυτόν τον τρόπο, η απόβλητη θερμότητα που είχε αρχικά σπαταληθεί μπορεί να παρέχει ενέργεια για θέρμανση, υλικό προθέρμανση και άλλους δεσμούς στο εργοστάσιο, βελτιώνοντας σημαντικά την ολοκληρωμένη αποτελεσματικότητα της χρήσης της ενέργειας.

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν επίσης να βελτιώσουν τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της βιομηχανικής παραγωγής. Σε ορισμένες βιομηχανικές επιχειρήσεις που βασίζονται σε διαλείπουσα ανανεώσιμη ενέργεια (όπως η ηλιακή ενέργεια και η αιολική ενέργεια) για την παροχή ρεύματος, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να αποθηκεύουν ασταθή ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και να την μετατρέψει σε σταθερή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για να εξασφαλίσει τη συνεχή λειτουργία του εξοπλισμού παραγωγής. Για παράδειγμα, σε μερικές μικρές εγκαταστάσεις επεξεργασίας σε απομακρυσμένες περιοχές, εάν βασίζονται εξ ολοκλήρου στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας, θα υπάρξει υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας που ο ήλιος είναι επαρκής, αλλά δεν υπάρχει διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια τη νύχτα. Αφού εξοπλίζεται με σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, η υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας μπορεί να αποθηκευτεί για χρήση τη νύχτα, επιτυγχάνοντας ενεργειακή αυτάρκεια και μείωση της εξάρτησης από τα παραδοσιακά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας.

Επιπλέον, με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας, το επίπεδο πληροφοριών των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας βελτιώνεται συνεχώς. Μέσω της ενσωμάτωσης τεχνολογιών όπως το βιομηχανικό Διαδίκτυο των πραγμάτων και τα μεγάλα δεδομένα, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να παρακολουθούν τη ζήτηση και την προσφορά ενέργειας στη βιομηχανική παραγωγική διαδικασία σε πραγματικό χρόνο, να προσαρμόσουν αυτόματα τις στρατηγικές αποθήκευσης και απελευθέρωσης ενέργειας και να επιτύχουν ακριβή διαχείριση ενέργειας. Για παράδειγμα, σύμφωνα με τους κανόνες κατανάλωσης ενέργειας των διαφόρων διαδικασιών παραγωγής στο εργοστάσιο, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να σχεδιάσει εκ των προτέρων τον χρόνο και την εκφόρτωση του χρόνου και της εξόρμησης για την επίτευξη του καλύτερου αποτελέσματος εξοικονόμησης ενέργειας.

Ωστόσο, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας αντιμετωπίζουν επίσης ορισμένες προκλήσεις στις βιομηχανικές εφαρμογές, όπως το υψηλό κόστος αποθήκευσης ενέργειας, η διάρκεια ζωής και η ασφάλεια του εξοπλισμού αποθήκευσης ενέργειας. Αλλά με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας και την προώθηση εφαρμογών μεγάλης κλίμακας, τα προβλήματα αυτά επιλύονται σταδιακά.

Ως βασική τεχνολογία υποστήριξης για τη διατήρηση της βιομηχανικής ενέργειας, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας έχουν μεγάλες δυνατότητες στην εξισορρόπηση της προσφοράς και της ζήτησης ενέργειας, την ανάκτηση της απόβλητης θερμότητας, τη βελτίωση της σταθερότητας της παραγωγής και της ευφυούς διαχείρισης. Θα προωθήσει την ανάπτυξη του βιομηχανικού τομέα σε μια πιο αποτελεσματική, πράσινη και βιώσιμη κατεύθυνση και θα συμβάλει σημαντικά στην αντιμετώπιση της παγκόσμιας ενεργειακής κρίσης και των περιβαλλοντικών προκλήσεων.