Sistemas de almacenamiento de energía

En el análisis de los procesos de almacenamiento de energía, la parte del objeto o área espacial que se delimita para determinar el objeto de estudio se denomina sistema de almacenamiento de energía. Incluye la entrada y salida de energía y materia, la conversión de energía y los dispositivos de almacenamiento. Los sistemas de almacenamiento de energía suelen implicar múltiples energías, múltiples dispositivos, múltiples sustancias, múltiples procesos y son sistemas energéticos complejos que cambian con el tiempo y requieren varios indicadores para describir su rendimiento. Entre los indicadores de evaluación más utilizados se encuentran la densidad de almacenamiento de energía, la potencia de almacenamiento de energía, la eficiencia del almacenamiento de energía, así como el precio del almacenamiento de energía y el impacto sobre el medio ambiente.

 

Métodos de almacenamiento de energía

Según el método de almacenamiento de energía, éste puede dividirse en tres categorías: almacenamiento físico de energía, almacenamiento químico de energía y almacenamiento electromagnético de energía, de los cuales el almacenamiento físico de energía incluye principalmente el almacenamiento por bombeo, el almacenamiento por aire comprimido, el almacenamiento por volante de inercia, etc. El almacenamiento químico de energía incluye principalmente las baterías de plomo-ácido, las baterías de iones de litio, las baterías de sodio-azufre, las baterías de flujo líquido, etc. El almacenamiento electromagnético de energía incluye principalmente el almacenamiento por supercondensador y el almacenamiento superconductor de energía.

Almacenamiento de energía en baterías

Las grandes ocasiones de energía suelen utilizar baterías de plomo-ácido, principalmente para energía de emergencia, coches de batería, almacenamiento de energía excedente de centrales eléctricas. Las baterías secas que pueden recargarse repetidamente también pueden utilizarse en situaciones de baja potencia: por ejemplo, baterías de NiMH, baterías de iones de litio, etc.

Todo-vanadio batería de flujo líquido, es una especie de cambio de valencia de iones de vanadio, para lograr la conversión recíproca de energía química en electricidad, de modo que el viento o la energía solar generada por la fuerza de almacenamiento y liberación de la batería de almacenamiento de energía de gran tamaño, la imagen de la industria llamado "banco de energía". Los Estados Unidos, Japón y otros países desarrollados para el pico de la central eléctrica y el almacenamiento de energía eólica de la industria de baterías de vanadio se está desarrollando rápidamente, la tecnología ha sido básicamente maduro. [7] En comparación con las baterías de litio, la mayor ventaja de las baterías de flujo líquido de vanadio es que no se queman y no explotan. [8] 

Almacenamiento de energía en inductores

El propio inductor es un elemento de almacenamiento de energía, que almacena energía eléctrica proporcional a su propia inductancia y al cuadrado de la corriente que circula por él: E = L*I*I/2. Como los inductores son resistivos a temperatura ambiente, y la resistencia consume energía, muchas tecnologías de almacenamiento de energía utilizan superconductores. El almacenamiento inductivo de energía aún no está maduro, pero hay ejemplos de aplicaciones en la prensa.

Almacenamiento de energía mediante condensadores

Los condensadores también son elementos de almacenamiento de energía, en los que la cantidad de energía almacenada es proporcional a su capacitancia y al cuadrado de su tensión terminal: E = C*U*U/2. El almacenamiento de energía capacitiva es fácil de mantener y no requiere un superconductor. Otro aspecto importante del almacenamiento de energía capacitiva es su capacidad para proporcionar alta potencia instantánea, lo que resulta ideal para aplicaciones como láseres y lámparas de destello.

Los supercondensadores, también conocidos como condensadores electroquímicos, son un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía situado entre los condensadores tradicionales y las baterías recargables. Su estructura es similar a la de las baterías, y consta de cuatro partes principales: electrodos dobles, electrolito, colector y aislador, con las ventajas de una alta densidad de potencia, larga vida cíclica, buen rendimiento a baja temperatura, seguridad, fiabilidad y respeto por el medio ambiente. Sin embargo, la energía almacenada y el tiempo de retención son limitados debido a la baja tensión dieléctrica soportada y a la presencia de corriente de fuga. En la actualidad, los supercondensadores se basan principalmente en la capacitancia de doble capa en la interfaz electrodo de carbono poroso/electrolito, o en la cuasicapacitancia generada por óxidos metálicos o polímeros conductores para lograr el almacenamiento de energía. [9] 

 

Además, existen otras formas de almacenar energía: por ejemplo, el almacenamiento de energía mecánica.

El almacenamiento de energía se basa en dos puntos principales

1. el rápido desarrollo de la industria fotovoltaica eólica impulsará el desarrollo de la industria de almacenamiento de energía de alta capacidad. La tecnología de almacenamiento de energía ha resuelto en gran medida el problema de la aleatoriedad y volatilidad de la generación de nuevas energías, y puede lograr una salida suave de la generación de nuevas energías, regulando eficazmente los cambios de tensión, frecuencia y fase de la red provocados por la generación de nuevas energías, de modo que la generación eólica y fotovoltaica a gran escala pueda integrarse de forma fácil y fiable en la red convencional. El futuro de las baterías de almacenamiento de energía debe estar en las industrias eólica y fotovoltaica, especialmente en la industria eólica, que ha sido fuertemente trazada. Los recursos eólicos son inestables, además, los recursos eólicos son mayores en la segunda mitad de la noche y es el valle bajo de la electricidad, por lo tanto, aunque la industria eólica y fotovoltaica se ha desarrollado rápidamente en los últimos años, pero ha estado plagado de la palabra "red", la aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía, puede ayudar a los parques eólicos de salida de suavizado y "pico para llenar el valle 1. La aplicación de la tecnología de almacenamiento de energía, puede ayudar a suavizar la salida de los parques eólicos y "llenar el valle con el pico".

2. El buen desarrollo de los vehículos de nuevas energías, especialmente los eléctricos, es bueno para el desarrollo de la industria de almacenamiento de energía en baterías. Cuatro ministerios y comisiones lanzaron un programa piloto de política de subvenciones a la compra privada de nuevas energías en cinco ciudades, centrado en los eléctricos puros y los híbridos enchufables. Junto con el desarrollo de los vehículos eléctricos, las baterías de almacenamiento de energía de alta eficiencia están llamadas a sustituir gradualmente a los motores de combustión interna. Junto con el descenso gradual de los costes de las baterías y su creciente madurez, la capacidad de sustituir al motor de combustión interna aumentará gradualmente.

Puede decirse que la tecnología de almacenamiento de energía es el núcleo de la revolución de la nueva industria energética. El enorme potencial de desarrollo de la industria del almacenamiento de energía conducirá sin duda a una feroz competencia en este mercado. Si se aplican políticas adecuadas, la industria china de almacenamiento de energía puede convertirse rápidamente en una industria estratégica emergente con un impacto global significativo, y también contribuirá en gran medida al desarrollo de la nueva energía nacional a gran escala.