Akumulace elektřiny – možnosti nových technologií Jan Baláč LEEF Technologies
[email protected] XV. Jarní konference AEM 2. března 2011 Praha
Agenda
1. Předpokládaný vývoj v energetice 2. Technologie a. b.
Výkon vs. Energie Ceny
3. Aplikace a. b.
Souhrn Příklady
4. Rozvoj oboru
2
Energetika současná a budoucí VN S O U Č A S N O S T
B U D O U C N O S T 3
NN
Tradiční výrobní zdroje
Přečerpávací elektrárny
Velké zdroje vč. OZE
Malé zdroje
Přečerpávací elektrárny
Distribuovaná akumulace (baterie)
Energetika současná a budoucí Současnost
4
Budoucnost
Výroba
Centralizovaná, fosilní paliva, hydro a jádro
Centralizovaná i distribuovaná, vysoký podíl OZE
Stabilita výroby
Zdroje v režimu base-load
Vysoký podíl intermitentních zdrojů
Podpůrné služby
Centrální
Centrální i distribuované
Akumulace
Přečerpávací elektrárny
Přečerpávací elektrárny a nové technologie
Komunikace
Jednoduchá
Komplexní
Potenciál akumulace Integrace OZE bude vyžadovat: Akumulační kapacitu pro vyrovnání nabídky a poptávky v čase Zdroje schopné reagovat rychle na měnící se výkon
Akumulace (baterie, přečerpávací technologie, setrvačníky apod.) bude hrát roli na všech napěťových úrovních a ve všech segmentech energetiky Konkrétní uplatnění (aplikace) záleží na parametrech technologie
5
Akumulační technologie: Poskytování energie vs. poskytování výkonu Poskytování výkonu:
setrvačníky
Vysoký poměr výkon (kW)/ energie (kWh) Krátké časy, max. minuty Aplikace: kvalita elektřiny (frekvence, napětí) Li-ion baterie
Poskytování energie: Vysoký poměr energie (kWh)/ výkon (kW) Dlouhé vybíjecí časy (v hodinách) Aplikace: časový posun dodávek do sítě, integrace FVE/VTE 6
Zdroj: Beacon, A123, NGK
NAS baterie
Akumulační technologie: Obvyklá kapacita a výkon různých technologií 100
Délka cyklu [hod]
10
Přečerpávací elektrárny
Stlačený vzduch
VRB ZnBr
NAS baterie
1
0,1
Setrvačník
0,01
0,001 0,01
0,1
1
10 Výkon [MW]
7
Převzato z ESA
100
1000
Energy storage investment costs
Cena za jednotku kapacity [EUR/kWh]
10 000 Technologie poskytující výkon
1 000
Technologie poskytující energii
100
Přečerpávací elektrárny
10 100
1 000
Cena za jednotku výkonu [EUR/kW] 8
10 000
Aplikace Výroba a obchod Silová elektřina Časový posun dodávky do sítě (peak/offpeak arbitrage) Podpůrné služby Zajištění kvality elektřiny – primární a sekundrání regulace Udržování výkonové rovnováhy – terciální regulace Integrace OZE Časový posun dodávky do sítě (supply time-shift) Stabilizace dodávky (capacity firming) Přenos a distribuce Odložení investic do P/D kapacity (T&D upgrade deferral) Spotřeba Řízení nákladů na energii (time-of-use energy cost management) Zajištění spolehlivosti a kvality (service reliability and quality) Propojení vlastní výroby (např. FVE) a spotřeby 9
Podpůrné služby - USA New York ISO – v provozu 16 MW akumulačních technologií (li-ion baterie a setrvačníky) určených k regulaci frekvence v síti Akumulační (rychlé) zdroje jsou spouštěny jako první – rychlé a přesné krytí odchylky snižuje celkové potřeby regulace
10
Zdroj: Beacon Power
Podpůrné služby - USA Regulaci frekvence poskytují technologie s vysokým poměrem výkon/energie, typická konfigurace 1 MW/250 kWh Akumulátor často a rychle mění svůj režim (nabíjení x vybíjení) a udržuje si tak schopnost poskytovat regulační služby (málokdy se zcela vybije nebo nabije)
Zdroj: Altairnano 11
Integrace OZE - vyrovnání krátkodobých fluktuací a … Japonsko vyžaduje maximální výkyv výroby z OZE +/- 10% v libovolném 20-ti minutovém intervalu. Akumulace je jediným způsobem, jak požadavku dostát
Zdroj: NGK a HEPCO 12
Integrace OZE – …posun spotřeby energie z PVE do pozdějších hodin
Zdroj: NGK
13
Spotřeba – integrace decentralizované FVE Projekt Sol-ion: testování integrace akumulace a FVE
Účel: maximalizovat spotřebu z vlastní výroby Instalace 75 systémů v Německu a Francii Účast: SAFT, E.ON, Fraunhofer, Voltwerk, Tenesol a další Náklady: ca EUR 10 mil.
Zdroj: SAFT 14
Akumulace energie – současný stav MW instalováno Přečerpací elektrárny
88 000
Stlačený vzduch
367
NiCad
26
NAS
> 300
Li-ion
> 30
Setrvačník
10
Ostatní
ca 10
Celkem
> 88 743
Zdroj: Energy Storage Association 15
Děkuji za pozornost www.leeftech.com
