Система хранения энергии на маховике
Энергосистема с маховиком для хранения энергии использует маховик для хранения энергии (см. Хранение энергии на маховике ) и может представлять собой сравнительно небольшое хранилище с пиковой мощностью до 20 МВт. Обычно он используется для некоторой стабилизации электросетей, чтобы помочь им оставаться на частоте сети и служить в качестве краткосрочного компенсационного накопителя. В отличие от обычных аккумулирующих электростанций, таких как гидроаккумулирующие электростанции мощностью до 1000 МВтч, выгоды от маховиковых аккумулирующих электростанций могут быть получены при мощности от нескольких кВтч до нескольких десятков МВтч. [1] В этом применении они сравнимы с аккумуляторными электростанциями .
Возможными областями применения являются места, где электрическая энергия может быть получена и сохранена и должна быть подана снова, чтобы компенсировать, например, колебания в секундном диапазоне ветровой или солнечной энергии. Данные складские помещения состоят из отдельных маховиков модульной конструкции. Энергия до 150 кВтч может поглощаться или выделяться на маховик. За счет комбинации нескольких таких аккумуляторов-маховиков, которые индивидуально размещены в подземных вакуумных резервуарах, можно достичь общей мощности до нескольких десятков МВтч. Электрические соединения питают низковольтные двигатели через промежуточную цепь постоянного тока, а системы преобразователей мощности сопоставимы с системами, используемыми в установках, используемых в системах передачи постоянного тока высокого напряжения. [2]
Иногда аккумуляторные электростанции строятся с маховиковыми аккумуляторными системами для экономии заряда аккумуляторов. Маховики лучше справляются с быстрыми колебаниями. [3] [4]
Примеры применения
[ редактировать ]Торможение и ускорение автомобиля
[ редактировать ]В транспортных средствах маховики с небольшим накопителем мощности используются в качестве дополнительного механизма с аккумуляторами для накопления энергии торможения путем рекуперации . Энергия может накапливаться в течение короткого времени, а затем высвобождаться обратно в фазу ускорения транспортного средства с очень большими электрическими токами. Это экономит заряд батареи. [5]
Торможение и ускорение трамвая – сглаживание мощности
[ редактировать ]Хранение на маховике оказалось полезным в трамваях . При торможении (например, при подъезде к станции ) обнаруживаются высокие пики энергии, которые не всегда удается вернуть обратно в электросеть из-за потенциальной опасности перегрузки системы. Маховиковые накопители энергии расположены в контейнерах по обочинам путей и забирают избыточную электроэнергию. Например, в Цвиккау ежегодно восстанавливается до 200 МВт энергии на одну тормозную систему . [6]
Регулирование частоты электросети
[ редактировать ]В Стивентауне, штат Нью-Йорк , компания Beacon Power работает на маховиковой аккумуляторной электростанции с 200 маховиками мощностью 25 кВтч и мощностью 100 кВт. В совокупности это дает мощность 5 МВтч и мощность 20 МВт. Агрегаты работают на пиковой скорости при 15 000 об/мин. Маховик ротора состоит из намотанных углепластиковых волокон, заполненных смолой. Установка предназначена в первую очередь для регулирования частоты. Эта услуга продается электросети Нью-Йорка. [7]
Stadtwerke München (SWM, Мюнхен , Германия ) использует маховиковую систему хранения энергии для стабилизации электросети, а также для контроля энергии и компенсации отклонений от возобновляемых источников энергии. Завод происходит от Jülich Stornetic GmbH. Система состоит из 28 маховиков и имеет мощность 100 кВтч и мощность 600 киловольт-ампер (кВА). Маховики вращаются с максимальной скоростью 45 000 об/мин. [8]
В Онтарио , Канада , компания Temporal Power Ltd. с 2014 года эксплуатирует маховиковую аккумуляторную электростанцию. Она состоит из 10 маховиков, изготовленных из стали. Каждый маховик весит четыре тонны и имеет высоту 2,5 метра. Максимальная скорость вращения составляет 11500 об/мин. Максимальная мощность 2 МВт. Система используется для регулирования частоты. После успешного трехлетнего испытательного периода мощность системы будет расширена до 20 МВт, а затем до 100 МВт. [9]
Сдвиг времени в области возобновляемых источников энергии
[ редактировать ]В городе Фресно в Калифорнии работают маховики-аккумулирующие электростанции, построенные Amber Kinetics для хранения солнечной энергии, которая производится в избыточном количестве в дневное время, для потребления в ночное время. [10]
Развернутые системы
[ редактировать ]На острове Аруба в настоящее время находится маховиковая аккумуляторная электростанция мощностью 5 МВтч, построенная компанией Temporal Power Ltd. [11] [12] Остров намерен к 2020 году перевести свое энергоснабжение на 100 процентов из возобновляемых источников. [13]
Потери энергии
[ редактировать ]Сейчас (с 2013 года) возможно построить систему хранения-маховик, которая теряет всего 5 процентов хранимой в ней энергии в день (т.е. скорость саморазряда). [14]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Электростанция с маховиком в Хейзл-Тауншип, штат Пенсильвания (США), маяк на месте оператора.
- ^ Power Electronics , презентация силовой электроники, мощность маяка на сайте оператора.
- ^ zdf-video , ZDF - Планета Е - хранилище маховика
- ^ Utilitiesdive.com , PG&E заключает контракт на хранение энергии емкостью 75 МВт, мощность которой планируется увеличить до 580 МВтч.
- ^ zdf-video , ZDF - Планета Е - хранилище маховика
- ^ zdf-video , ZDF - Планета Е - хранилище маховика, минута 17:03
- ^ cleanthinking.de BEACON Power, США
- ^ "aachener-zeitung.de Мюнхенский коммунальный рынок Юлихский склад" . Архивировано из оригинала 16 февраля 2016 г. Проверено 13 февраля 2016 г.
- ^ thestar.com Электричество Онтарио подвергается сомнению.
- ^ kvpr.org Проект Фресно по хранению солнечной электроэнергии с помощью маховика
- ^ «Aruba Partners BYD: к 2020 году будет без выбросов» . 17 июня 2013 г.
- ^ «Высокопроизводительные системы хранения энергии с маховиком: временная мощность» . www.ieso.ca. Проверено 5 июля 2021 г.
- ^ issuu.com Инновационный проект «Маховик» поддерживает переход Aurba на 100% возобновляемую энергию
- ^ zdf-video , ZDF, февраль 2013 г. - Planet E - Хранение маховика, минута 24:35 на немецком языке