Электрическое отопление частного дома в Екатеринбурге

Большинство хозяев частных домов выбирают в качестве источника отопления традиционный газовый котел, потому что газ – самый недорогой вид топлива. Но, газовые коммуникации достигли далеко не всех населенных пунктов. Иногда проект и реализация подведения газовой магистрали к дому может быть очень затратным мероприятием в виду трудоемкости работ и административного барьера. Использование котлов на жидком или твердом топливе может быть не очень практичным, т.к. требует особых правил эксплуатации и обеспечения повышенных норм пожаробезопасности, включая возведение дымохода согласно правил безопасного вывода продуктов горения.

В качестве альтернативы вышеперечисленным системам выступает электро-отопление – одно из самых практичных решений для обогрева. Из-за сложившегося стереотипа многие считают, что электричество – это дорогой вид топлива. По этой причине отопление с помощь электроэнергии часто является временным решением.

Технологии не стоят на месте и на данный момент нашей компанией представлено и активно продвигаются на рынок различные виды энергосберегающих электрических систем отопления, которые создают реальную конкуренцию отоплению на основе природного газа.

Виды систем электрического обогрева дома

Затраты на отопление дома, которые приходится оплачивать каждый месяц, напрямую зависят от нескольких факторов: площадь дома, поддерживаемая температура, теплопотери ограждающих конструкций, площадь остекления и пр. При одинаковых показателях вышеперечисленных факторов современные виды электро-отопления зачастую экономичнее по сравнению с традиционными системами отопления.

Предлагаем рассмотреть основные виды систем отопления работающих от электроэнергии

Электрические конвекторы

Установка водяного отопления влечет множество хлопот: трудоемкие работы по прокладке труб, установке батарей, насосов и средств безопасности. Электрическое отопление частного дома с установкой конвекторов избавит от лишних затрат и потерь времени.

Внешне конвекторы напоминают стандартные батареи водяного отопления. Монтируются под окнами на поверхность стены. Конструкцией предусмотрены встроенные тэны, которые подогревают воздух, не высушивая его. Холодный поток проходит через дно конвектора и нагревается с помощью ТЭНов, создавая конвекционный поток. Лицевая сторона таких обогревателей дополнительно отапливает помещения при помощи инфракрасных тепловых лучей. Благодаря такому принципу обогрева, помещение прогревается быстро.

К конвектору может быть подключен термостат (терморегулятор), который поддерживает заданную температуру в помещении, по достижении которой автоматика отключает обогрев, включаясь вновь после понижения заданных температурных значений. Это обеспечивает существенную экономию электроэнергии.

Электрические системы отопления для частного дома будут особенно эффективными в случае качественной теплоизоляции строения, когда каждый затраченный ватт будет уходить на обогрев помещения, а не улицы.

Электрические «теплые полы»

Отопление загородного дома электричеством посредством установки теплого пола – эффективный эстетичный способ решить задачу отопления, который реализуется с помощью нескольких видов оборудования:

1. греющие кабели устанавливаются вместе с заливкой стяжки, которая аккумулирует большое количество тепла. Кабельные системы отопления могут быть двух типов: двухжильные и одножильные. Принцип работы может быть резистивным, когда подающийся ток преобразуется в тепло по всей длине кабеля, либо саморегулирующимся: полупроводниковая матрица, которая греет провод только в нужных участках;

2. обогревательные маты более практичны для монтажа и представляет собой греющий кабель, приклеенный к стеклопластиковому полотну. Не требуют монтажа стяжки и может укладываться под плитку.

«Теплые» полы прогревают весь воздух в помещении, создавая комфортную атмосферу. К недостаткам можно отнести недостаточную экономичность, т.к. существуют более энергоэффективные варианты электрического отопления. Именно поэтому отопление теплым полом наиболее часто используется для локального обогрева отдельных участков пола.

Системы инфракрасного обогрева

Инфракрасные лучистые нагреватели – это самые экономные электронагреватели для дома на сегодняшний день.

Их принцип работы сравним с солнечным теплом, когда волновая энергия передается через расстояние. Инфракрасная панель преобразовывает электричество в длинноволновую лучевую энергию, которую нельзя увидеть невооруженным глазом. Лучевая энергия преодолевает воздушное пространство и преобразовывается в тепловую, когда попадает на непрозрачные поверхности. Поэтому греется не воздух, а все предметы помещения. Объекты, быстро нагреваясь, начинают равномерно отдавать тепловую энергию в воздух. Как результат, тепло распределяется более сбалансированно, чем при использовании конвекционных систем и самым теплым местом в помещении становится именно пол.

ИК-обогреватели гарантируют экономное отопление дома электричеством в связи с минимальными затратами электроэнергии благодаря высокому КПД и принципиально иному способу обогрева в сравнении с конвективными системами.

Анализируя способы отопления дома электричеством, самым энергоэффективным решением на рынке являются пленочные обогреватели ЗЕБРА ЭВО-300. В слоях алюминиевого экрана и термостойкого пластика помещены излучатели, которые соединяются токопроводящими элементами. Все это упаковано в прямоугольные модули или полосы различной длины, которые удобно монтируются на стены, потолки или пол. Пленочный обогреватель можно устанавливать под слоем внешней отделки – натяжной потолок, гипсокартон, фанера, вагонка и др.

Пленочные лучистые обогреватели не нагревается выше 45-50 градусов, не являются причиной коротких замыканий, поэтому является абсолютно пожаробезопасными и не вызывают ожогов при контакте.

Система идеально подойдет как для домов, куда хозяева приезжают только периодически, так и для домов постоянного проживания. После включения ИК-лучи очень быстро прогреваю помещение или его отдельные зоны.

Преимущества пленочных лучистых электронагревателей

• высокая степень защиты от влаги;
• стойкость к динамическим нагрузкам;
• экономичность;
• не сложный монтаж;
• систему невозможно переморозить.

Как выбрать лучшую систему электро-обогрева?

Системы отопления частных домов электричеством экологичны, просты и точны в управлении и не требуют запаса топлива. Специалисты Группы компаний «ЛУЧ» помогут подобрать лучшую систему отопления для каждого конкретного случая.

Рассчитать стоимость Заказать звонок Отправить заявку

какие лучше для частного дома, что ставить на деревянной загородной даче, выбор самых лучших батарей

Автономная система отопления частного дома позволяет выбрать любые радиаторы тепла.

Однако важно учесть их характеристики и особенности расположения внутренних помещений, чтобы организовать обогрев дома наиболее экономно и эффективно.

Что учесть при покупке, и какие приборы лучше использовать для автономного отопления?

Выбор самых лучших радиаторов для частного и загородного дома

Отопление частного сектора отличается от централизованного отсутствием гидроударов и стабильным невысоким давлением.

Оно также различается закрытостью и отсутствием газонасыщения. Поэтому выбор радиаторов для собственного жилья не ограничивается условиями общей системы, а зависит от предпочтений хозяев помещения.

Однако есть технические особенности, которые необходимо учесть при установке тех или других видов отопительных батарей. А именно:

• Долговечность и цену отопительного прибора.
• Внешнюю форму, наличие выпирающих рёбер и углов, безопасность и возможность травмирования.
• Размеры помещения и характеристики теплоотдачи отопительного устройства.
• Расчёты необходимого количества тепла и количества секций, площади радиатора отопления.

Также при выборе батарей учитывают их внешний вид и возможность монтажа в систему.

Виды радиаторов отопления

Выделяют несколько видов радиаторов отопления: чугунные, алюминиевые, биметаллические и вакуумные.

Чугунные для кирпичных, каменных, деревянных зданий

Чугунные батареи — универсальные радиаторы для отопления кирпичных, каменных, глинобитных и деревянных домов. Их почти всегда устанавливают в многоэтажных строениях и часто используют в частном секторе благодаря невысокой цене и самой впечатляющей долговечности — 50-100 лет. Высокий ресурс достигается за счёт замедленной коррозии и толстых стенок.

Фото 1. Чугунный радиатор отопления с декоративной ковкой. Он не только обогревает дом, но и украшает его.

Батареи из чугуна имеют большие внутренние сечения. Поэтому течение воды в них не осложняется механическими примесями, ржавчиной, выпадающим осадком. Теплоноситель не требует фильтрации и частого стравливания воздуха.

Применительно к частному сектору и современным тенденциям отопления, чугунные радиаторы имеют один недостаток. Они отличаются высокой тепловой инертностью, длительно разогреваются, поэтому их сложно использовать в системах терморегулировки.

Что ещё учесть:

• Рифлёную форму с рёбрами жёсткости, которые могут стать причиной детских травм. Предупредить их можно установкой защитной сетки, экрана.
• Значительный вес и нагрузка на фундамент, сложности с транспортировкой и требовательность к качеству монтажа.

Выводы: чугунные батареи — традиционный выбор для систем водяного отопления. Они долговечны, надёжны и инертны. Прекрасно подходят для традиционных кирпичных домов, отопление которых работает в стандартном режиме. Их можно ставить в системы, из которых жидкость периодически сливается, или в которых есть открытый расширительный бачок. При терморегулировке необходимо учитывать, что систему отопления с чугунными радиаторами надо «прикручивать» или добавлять мощность заранее.

Алюминиевые

Современные батареи, которые отличаются от чугунных предшественников весом и низкой тепловой инертностью.

Имеют привлекательный внешний вид, простую плоскую форму, благодаря чему редко становятся причиной травм.

Но главное достоинство — алюминиевые батареи имеют высокий коэффициент теплоотдачи, что позволяет их поверхности быстро обогревать воздух.

Алюминиевые радиаторы экономичны во всех отношениях. Их вес меньше чугунных батарей в 4 раза (1-1,6 кг в одной секции алюминия против 5-7 кг в одной секции чугуна). Внутренняя полость помещает 2,5 л теплоносителя (для сравнения — в чугунных батареях в одну секцию помещается до 10 л). Время разогрева — в 6 раз быстрее чугунных конструкций. Единственное отсутствие экономии — в цене алюминиевых. Они стоят в 2-3 раза дороже.

Недостатки алюминиевых обогревателей:

• Срок службы — меньше чему у чугунных и составляет 15-20 лет. Сокращение срока службы связано с коррозией алюминия и тонкими стенками батарей. Бороться с недостатком можно контролем качества теплоносителя, что вполне возможно в системах автономного отопления частного дома. Отопительная система должны быть полностью закрытой, внутрь заливают дистиллированную жидкость.
• В процессе коррозии внутри алюминиевых батарей образуется водород. Это становится причиной завоздушивания газовыми пробками. Что в свою очередь инициирует появление трещин и течей. Борются с этим недостатком установкой стравливающих клапанов. Они должны работать в автоматическом режиме.

Выводы: алюминиевые батареи можно устанавливать в отопительную систему частного жилого дома с закрытым расширительным бачком при условии контроля состава и качества теплоносителя. В отопительную систему необходимо заливать специальную жидкость, устанавливать автоматические стравливающие устройства. Эти батареи идеально подходят для терморегулировки.

Вам также будет интересно:

Биметаллические

Биметаллические батареи — одна из последних дорогих разработок, появившаяся в качестве альтернативы быстро корродирующим батареям из алюминия. Биметаллические конструкции спаяны из двух металлов — стального сердечника и алюминиевого чехла. Такое сочетание позволяет улучшить коррозионную стойкость (сталь подвержена коррозии меньше алюминия) и сохранить высокую теплоотдачу, благодаря алюминиевой поверхности.

Фото 2. Биметаллический радиатор отопления, установленный на стене. Устройство состоит из нескольких секций.

Биметаллические обогреватели — идеальны для частных домов с любыми стенами. Благодаря небольшому весу, их устанавливают внутри тяжёлых кирпичных строений и вешают на стены лёгких домов-каркасников. Единственным недостатком биметаллических батарей является их высокая цена.

Вакуумные

Последняя рекламируемая модель отопительных батарей со сниженным давлением жидкости внутри. Позиционируется как высокоэффективная конструкция, которая быстро отдаёт тепло и качественно обогревает пространство. Однако вакуумные батареи являются приборами отопления с недоказанной эффективностью. У них — много отрицательных отзывов и высокая продажная цена.

Устройство вакуумной батареи отличается от чугунных и алюминиевых батарей наличием герметичной внутренней полости, внутри которой циркулируют пары этанола (спирта) или пары солевого раствора бромида лития. Эти вещества являются теплоносителями, их циркуляция ограничено полостью радиатора, внутри которой давление сильно снижено (откачано до уровня вакуума). Снижение давления обеспечивает превращение спирта и бромида лития в пар.

Через внутреннюю полость вакуумного радиатора проходит труба, по которой движется обычный теплоноситель — вода.

От горячей воды труба внутри радиатора нагревается и передаёт тепло парообразному теплоносителю. Пар оседает на холодной поверхности наружных стенок радиатора и отдаёт им тепло.

Таким образом, циркуляция жидкости происходит с её постоянным испарением и конденсацией. Эти процесс обеспечивают передачу тепла.

Столь сложные объяснения работы вакуумного радиатора не всегда позволяют понять, за счёт чего повышена эффективность его работы. На самом деле, многие отзывы покупателей говорят, что вакуумные батареи расходуют меньше энергии, и при этом также хуже прогревают помещение. Для достижения одинакового эффекта вместо одной алюминиевой секции приходится ставить два вакуумных радиатора отопления.

Виды стальных батарей

Существуют два типа стальных радиаторов: трубчатые (секционные) и панельные. Они отличаются конструкцией и ценой. Также существуют конвекторные модели с встроенным воздуходувом. Что выбрать для отопления вашего дома?

Панельные

Панельные радиаторы представляют самые недорогие конструкции отопительных батарей.

Они достаточно эффективны, практичны и безопасны, поскольку все имеющиеся в них трубки и выпирающие рёбра закрыты плоским стальным кожухом.

Их внешний вид напоминает плоскую коробку, подвешенную к стене под подоконником и излучающую тепло.

Ещё одно достоинство стальных радиаторов — их цена. В сочетании с небольшим весом, удобством монтажа, эстетичным дизайном цена обеспечивает панельным конструкциям популярность среди покупателей и застройщиков.

Внимание! При выборе стального панельного радиатора важно помнить о его сроке эксплуатации — 20-25 лет.

Трубчатые

Трубчатые конструкции отличаются от панельных ценой — они дороже. По техническим характеристикам две конструкции сравнимы. Есть небольшое отличие в рабочем давлении внутри батарей. Трубчатые радиаторы могут выдерживать большее давление, чем панельные. Но для частного сектора с индивидуальным отопительным контуром этот фактор не важен.

Трубчатые радиаторы называют также секционным, поскольку каждая пара труб объединены в одну секцию.

Отопительная батарея состоит из нескольких секций, число которых определяет количество тепла, которое радиатор излучает за промежуток времени.

Важно для частного сектора: если в многоэтажных домах увеличение численности секций приводит к лучшему обогреву комнаты, то в частном секторе ситуация другая. Тепло, излучаемое в комнату, мало зависит от площади радиатора. Оно определяется теплом, поступающего из нагревательной печи. При увеличении секций в комнате частного дома количество тепла в системе остаётся прежним. Поэтому существенного улучшить эффективность отопления можно только модернизацией отопительной печи.

Конвекторные

Конвекторные радиаторы имеют встроенный вентилятор, который обеспечивает движение нагретого воздуха. Название «конвекторные» связано с физическим термином «конвекция», который обозначает смешивание воздушных потоков. В отоплении частного дома конвекторные модели часто используются в качестве переносных батарей самого простого подключения.

Для их работы достаточно провести в дом электричество и обустроить подходящие по мощности разводку, розетки. Электроконвектор, установленный в комнате, обеспечивает её быстрый нагрев.

Фото 3. Напольный конвекторный радиатор отопления. В верхней части устройства есть отверстия, через которые проходит тёплый воздух.

Конвекторные радиаторы доступны в цене и менее доступны в оплате их работы. Для электроотопления дома необходимо качественно утеплить его стены, потолок перекрытия и фундамент. Тогда обогрев конвекторами тепла будет эффективным и доступным по оплате.

Полезное видео

Посмотрите видео, в котором предлагаются советы по выбору радиатора отопления.

Какие батареи лучше ставить в доме и на даче

В выборе радиаторов для отопления частного дома необходимо руководствоваться особенностями вашей системы отопления и соотношением цены устройства, его долговечности, качества.

Чугунные батареи подойдут для любых домов с различной схемой подключения, кроме энергосберегающих конструкций с «умным» отоплением, которое включается за час до прихода хозяев.

Стальные и алюминиевые — альтернатива чугунным батареям для энергосберегающих и каркасных строений.

Биметаллические — самые дорогие из предлагаемых на рынке, не считая вакуумных. Но обладающие массой достоинств и потому — престижные. А вот эффективность работы вакуумных батарей — под большим вопросом, на сегодня вакуумная конструкция — большой эксперимент.

Решаем, какие радиаторы выбрать для отопления частного загородного дома, мнения и советы специалистов

Для обогрева частного дома зачастую используют автономную систему отопления. По сравнению с квартирой, несколько меняются требования и подход к выбору радиаторов.

На выбор приборов обогрева влияет отсутствие высокого давления в системе, возможность контролировать качество теплоносителя и исключить наличие гидроударов. Учитывая все эти аспекты, разобраться в том, какие радиаторы выбрать для отопления частного загородного дома, достаточно просто.

Батареи из какого металла поставить в загородном доме

На рыке отопительного оборудования представлено большое количество конструкций батарей. По своему устройству можно разделить все обогреватели на следующие виды:

1. Панельные.
2. Секционные.
3. Трубчатые.

Также существует классификация по металлу, используемому при производстве радиаторов. Принято различать следующее оборудование:

1. Чугунные.
2. Стальные.
3. Биметаллические.
4. Алюминиевые.
5. Медные.

У каждого из металлов есть свои эксплуатационные характеристики, коэффициент теплоотдачи и другие особенности. Чтобы определить лучшие радиаторы, следует подробно рассмотреть недостатки и преимущества каждого.

Чугунные радиаторы – классика, проверенная временем

Секционные батареи – главным преимуществом чугуна является высокое качество и прочность металла. Толстостенный чугун делает батареи практически вечными. В качестве преимуществ можно выделить:

• Надежность и прочность.
• Возможность добрать секции для увеличения суммарной мощности прибора.
• Устойчивость к коррозии и неприхотливость к качеству теплоносителя.

В качестве минусов можно выделить низкую теплоотдачу, некрасивый внешний вид и большие габариты устройства, ворующие свободное пространство.

При экстренном отключении котла, нагретая батарея из чугуна будет остывать долгое время и не даст быстро опуститься температуре теплоносителя.

Биметаллические, алюминиевые и медные батареи – высокая теплоотдача и надежность

Если говорить о теплоотдаче, то лучше медных и биметаллических радиаторов не найти. Батареи выдерживают высокое давление и практически не реагируют на качество теплоносителя.

Для частного дома биметаллические модели устанавливать нецелесообразно. Радиаторы данного типа изначально разрабатывались для подключения к центральному отоплению.

В качестве альтернативы можно использовать алюминиевые батареи, имеющие меньшую стоимость, чем биметаллические аналоги. При этом теплоотдача радиаторов ничем не уступает приборам, изготовленным из двух металлов.

Стальные радиаторы – дешевый и популярный вариант

Для автономного отопления частного дома чаще всего выбирают именно стальные приборы отопления. Это обусловлено многими факторами: низкой стоимостью, красивым внешним видом, хорошими показателями теплоотдачи.

Предусмотрено нижнее и верхнее подключение, возможность эксплуатации в одно и двухтрубной системе отопления.

Недостатком стальных батарей является подверженность конструкции коррозийному воздействию. Еще одним недостатком является невозможность добавить мощность при ошибке в расчетах, как в случае с чугунными или биметаллическими контракциями. Ставить батареи в помещениях с повышенной влажностью запрещается.

Как показала практика, для частного загородного дома лучше использовать алюминиевые, чугунные, стальные и медные батареи.

Как правильно рассчитать количество секций

Расчет мощности радиаторов отопления в загородном доме зависит от нескольких факторов. Вычисления выглядят следующим образом:

• Определяется тепловая мощность секции радиатора. У чугунных приборов производительность составляет 100-150 Вт, алюминиевых и биметаллический 150-180 Вт. Уточнить мощность секции батареи можно в технической документации.
• Высчитывается отапливаемая площадь. Подсчеты выполняются следующим образом – длину комнаты умножают на ширину. Полученный результат и будет общей отапливаемой площадью.
• Формула расчетов – существует простое правило, позволяющее выполнить подсчеты самостоятельно. На каждый 1 м² отапливаемой площади необходима тепловая мощность равная 100 Вт.
• Выполнить расчёт радиаторов отопления частного дома. Подсчет общей мощности батареи. Расчеты выполняются не по общей площади дома, а индивидуально, для каждой комнаты, по расположению батарей в доме.
  Для примера, можно высчитать, сколько тепловой энергии необходимо, чтобы прогреть комнату с площадь 20 м², с учетом, что для 1 м², требуется 100 Вт энергии, отопление помещения с высотой потолков не выше 2,7 м выполняется 2 кВт обогревателем. К полученному результату следует добавить приблизительно 10-15% на возможные теплопотери. Получается 2.3 кВт.
  Если будет излишек тепла, можно уменьшить теплоотдачу с помощью регулировки радиаторов. На биметаллические и алюминиевые батареи устанавливается терморегулятор, в виде крана или термостата.
• Расчет количества секций. Получив общую мощность, высчитать количество секций достаточно просто. Мощность, необходимую для обогрева, надо разделить на производительность одной секции радиатора. Результат будет следующий: для чугуна 15 (две батареи 7 и 8 секций). Алюминия и биметалла 12 секций (2 батареи по 6 секций).

При подключении необходимо учитывать особенность подключения батарей. Теплоотдача падает по мере добавления секций. Поэтому для обогрева устанавливают несколько радиаторов с равным количеством «ребер».

Радиаторы какой марки лучше выбрать в дом за городом

На рынке присутствуют итальянские, немецкие, турецкие и отечественные радиаторы отопления. Можно купить и несколько моделей китайского производства.

При определении, какой марки радиатор лучше, следует учесть отзывы потребителей и качество самой продукции. Ниже приводится рейтинг популярности. Список составлен по мере убывания популярности.

1. Kermi.
2. Konner.
3. Рифар.
4. Sira.
5. Ferroli.

Все эти марки пользуются популярностью и имеют множество положительных отзывов. Благодаря продуманности конструкции, подключение радиаторов отопления в частном доме проходит быстро и практически не составляет сложности. Срок эксплуатации продукции не меньше 15 лет, предоставляется гарантия производителя.

Можно выбрать и другие модели, исходя из средств, особенностей здания и технических аспектов.

Правила расположения батарей в доме

Чтобы выполнить максимально эффективное подключение, следует неукоснительно соблюдать правила установки радиаторов отопления. Можно выделить наиболее действенные рекомендации:

• Размещение радиаторов в частном доме. Приборы отопления располагаются таким образом, чтобы создавать тепловой поток, уменьшающий теплопотери. Рекомендуемые места установки батарей – под окнами, на несущей стене здания.
• Выбор схемы подключения радиаторов. Традиционно используются системы с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя, однотрубные и двухтрубные. Максимально эффективной считается схема с принудительной циркуляцией.
  Двухтрубные системы, с естественным движением теплоносителя, используются для чугунных и алюминиевых батарей. Это обусловлено диаметром бокового подсоединения разводки.
  Стальные радиаторы предназначены для подключения трубы ¾, что недостаточно для обеспечения притока и циркуляции жидкости естественным образом.

Способы подключения радиаторов отопления в загородном доме влияют на эффективность обогрева. Главный минус системы с принудительной циркуляцией теплоносителя – не может работать при отключении электричества. Решается проблема с помощью подключения генератора или установки байпаса. Системы с естественной циркуляцией малоэффективны и требуют строгого соблюдения уклонов.

Существуют два варианта подключения радиаторов – верхний и нижний. При естественной циркуляции используется первый метод. Подача теплоносителя осуществляется через верхний отвод. Нижнее подключение используется для закрытых систем с высоким давлением.

При правильном монтаже, система отопления собирается последовательно, начиная от подключения ближнего к источнику нагрева радиатора, и заканчивая последним прибором отопления.

Что лучше использовать в качестве теплоносителя

В качестве теплоносителя можно использовать воду или антифриз. Необходимо учитывать, какой тип радиатора установлен в системе отопления.

Антифриз не подходит для чугунных и стальных батарей. У первых слабым местом являются соединения между секциями. Под воздействием антифриза прокладки деформируются и дают течь. Стальные батареи чувствительны к качеству теплоносителя. Использование антифриза снижает срок эксплуатации.

Для алюминиевых, медных и биметаллических батарей можно использовать любой тип теплоносителя.

Для частного дома лучше использовать стальные, чугунные и алюминиевые радиаторы. Высокая стоимость биметаллических батарей и отсутствие высокого давления в автономных системах делает нецелесообразным их установку для отопления загородного дома.

Что лучше радиаторы или теплый пол: батареи и комбинированное отопление

Для комфортных условий проживания в квартире или частном доме необходима эффективная и экономичная система отопления. Она должна поддерживать заданную температуру в помещениях и отличаться оптимальным потреблением тепловой энергии. В качестве источника тепла могут служить традиционные сети водяного отопления с радиаторами или система «теплый пол». Чтобы понять что выгоднее, нужно оценить преимущества и недостатки этих способов обогрева. Сравнение также поможет узнать, какие лучше использовать батареи для отопления квартиры и частного дома.

Особенности радиаторного отопления

Популярность классического способа обогрева помещений с помощью батарей обусловлена простотой монтажа и доступной стоимостью оборудования. К другим преимуществам системы относятся:

• быстрый нагрев воздуха в помещении;
• отсутствие дополнительной нагрузки на перекрытия между этажами;
• высокий уровень КПД, составляющий до 75 %;
• возможность замены поврежденных элементов без отключения коммуникаций.

Разнообразие батарей представлено чугунными, алюминиевыми и биметаллическими моделями. Какие радиаторы выбрать для отопления квартиры зависит от сети обогрева и конструктивных особенностей помещения. Для централизованных систем с высокой вероятностью гидравлических ударов подойдут биметаллические радиаторы. Модель итальянского производства Royal Thermo Piano Forte 500/Noir Sable рассчитана на рабочее давление 30 атм., а теплоотдача одной секции при температуре теплоносителя 70 °C составляет 185 Вт.

В отличие от нее батарея Halsen 350/80 выдерживает до 25 атм. и имеет теплоотдачу 138 Вт. Благодаря высоте 415 мм она востребована в помещениях с нестандартными оконными проемами и панорамным остеклением. Радиатор Alecord с рабочим давлением 25 атм. и теплоотдачей общей теплоотдачей 648 Вт состоит из четырех секций и легко уместится в ванной комнате или туалете.

В квартирах, оборудованных автономным источником тепла, можно устанавливать чугунные батареи. Они несколько громоздки и занимают полезную площадь, но нечувствительны к составу теплоносителя и долго сохраняют тепло. Примером таких радиаторов могут служить модели МС-140 и ST Nova (10 секций) с осевым расстоянием 500 мм. Первый тип батарей с рабочим давлением 15 бар отличается традиционной конструкцией, которая способствует циркуляции пыли в помещении. Радиатор ST Nova рассчитан на давление 12 бар и имеет меньшую теплоотдачу в 120 Вт. Однако благодаря современной форме создает тепловой поток, который на 34 % больше, чем у моделей стандартной конструкции.

Помимо массивности, неравномерного прогрева и уменьшения полезной площади система отопления с помощью радиаторов имеет и другие недостатки. Среди них — низкая устойчивость некоторых батарей к гидравлическим ударам, требовательность к составу теплоносителя и склонность к засорению при низком качестве рабочей среды. К таким радиаторам относятся модели из алюминия, которые предназначены для установки в частных домах. Рабочее давление автономных систем составляет 4-5 атм., а примеси из теплоносителя легко устраняются с помощью фильтров. Благодаря техническим характеристикам сети обогрева и созданию определенных условий алюминиевые батарей сохраняют функциональность в течение продолжительного времени.

В зависимости от особенностей конструкции они бывают:

• Стандартными. Радиатор Alecord премиум 500/96 с теплоотдачей секции 186 Вт и рабочим давлением 24 атм. более эффективен, чем ROMMER Optima 500. Последняя модель ниже на 15 мм и имеет теплоотдачу 155 Вт при аналогичном рабочем давлении.
• Низкими. Такие батареи устанавливают в зимних садах и помещениях с панорамным остеклением. Например, радиатор Oasis 200/100 высотой 268 мм. Он имеет теплоотдачу 127Вт и способен выдерживать давление 16 атм. Модель Rommer Plus 200 высотой 282 мм также рассчитана на давление 16 атм., но ее теплоотдача ниже и составляет 120 Вт.
• С малым количеством секций. Они востребованы в помещениях небольшой площади, в гардеробных, в ванных комнатах и туалетах.

Некоторые недостатки радиаторной системы отопления можно компенсировать, правильно подобрав схему разводки трубопровода и необходимое оборудование.

Преимущества и недостатки обогрева системой «теплый пол»

Система «теплый пол» обеспечивает равномерный нагрев воздуха. Отсутствие холодных зон предотвращает появление грибка и плесени, а рациональное распределение температуры позволяет создать в помещении комфортный микроклимат. При использовании системы «теплый пол» нельзя получить ожоги, что особенно важно для семей с маленькими детьми.

Отопление можно организовать следующими способами:

• С помощью труб, подключенных к водяной сети отопления. Такой вариант чаще всего востребован в частных домах с автономными коммуникациями.
• Путем укладки электрического кабеля и специальных матов. Такой обогрев отличается высоким потреблением электроэнергии.

Водяной «теплый пол» позволяет снизить расход тепловой энергии примерно на 12 % за счет уменьшения температуры рабочей среды до 40-60 °C. Он отличается инертностью и сохраняет заданную температуру в комнатах до 2 суток. Аналогичный плюс у чугунной батареи МС-140 с рабочим давлением 15 бар и теплоотдачей секции 150 Вт: она долго остается теплой, но в отличие от теплого пола не снижает влажность воздуха в помещении.

К недостаткам системы относятся трудоемкость и значительная стоимость монтажа, необходимость тщательного выбора напольного покрытия и уменьшение высоты помещений. При повреждении теплого пола сложно выявить место протечек, а для его ремонта потребуется демонтировать стяжку.

Сравнение разных вариантов отопления

Несмотря на небольшой расход энергии, теплый пол требует значительных финансовых вложений и уступает отоплению с помощью батарей по стоимости. Он более трудоемкий в установке, ремонте и обслуживании, поэтому для обогрева помещений целесообразно использовать традиционные радиаторы. При желании можно сочетать батареи и теплые полы, получая комбинированное отопление. В этом случае для обогрева жилых помещений в квартирах используют радиаторы. Теплый пол устанавливают в ванной комнате, в прихожей, туалете и на кухне.

В частных малоэтажных домах применяют и другой вариант организации обогрева. Для поддержания комфортной температуры в помещениях первого этажа используют систему «теплый пол», а на остальных — традиционные радиаторы.

24.08.2017

Возврат к списку

особенности электробатарей, видео-инструкция по выбору и фото

В настоящее время для обогрева жилых квартир и частных домов в холодное время года, чаще всего используется замкнутая система водяного отопления, по которой постоянно циркулирует разогретый теплоноситель. Такая схема является достаточно надежной и экономичной, а кроме того позволяет без труда поддерживать заданную температуру в помещении на протяжении длительного времени.

В то же время, этот вариант является наиболее сложным, так как для его использования необходимо прямое подключение к системе централизованного парового отопления, а в случае автономного проживания, обязательным условием является подведение в дом природного газа, и установка специального котельного оборудования.

Электрические батареи в интерьере жилого дома.

Краткий обзор электрических батарей

В качестве достойной альтернативы водяному, газовому и печному отоплению можно рассматривать батареи отопления электрические, которые можно использовать в холодное время года, как для обогрева жилой квартиры, так и для отопления загородного дома постоянного или сезонного проживания.

Чтобы более детально изучить этот вопрос, в настоящей статье будет представлен сравнительный обзор наиболее распространенных видов бытовых электрических нагревателей, в котором описаны их главные технические характеристики, а также указаны основные преимущества и недостатки.

Настенные электрические радиаторы отопления.

Преимущества и недостатки электрического отопления

Существует распространенное мнение, что при использовании электрических нагревательных приборов в качестве основной системы отопления, главным существенным недостатком такой схемы является достаточно высокая цена эксплуатации электрических нагревателей, поскольку для полноценного обогрева жилого дома необходимо использовать приборы с большой потребляемой мощностью.

В то же время, расход электроэнергии можно существенно уменьшить, если в процессе строительства выполнить грамотную теплоизоляцию кровли, полов, а также наружных стен здания, а при обустройстве оконных и дверных проемов использовать энергосберегающие технологии.

Сравнительная схема распределения тепла при установке водяного и потолочного инфракрасного нагревателя.

Во всем остальном, использование электрических нагревателей имеет ряд неоспоримых преимуществ перед водяным, печным или газовым отоплением.

1. Для установки системы электрического отопления не требуется подведение газопровода, подключение к системе централизованного парового отопления, а кроме того, не нужно дополнительное помещение для установки сложного и дорогостоящего котельного оборудования.
2. Бытовые электронагреватели подключаются к однофазной электрической сети переменного тока, напряжением 220 вольт, которая имеется в каждом жилом доме.
3. Монтаж подобной системы несложно выполнить своими руками, без помощи газовиков, печников, сварщиков и профессиональных сантехников.
4. Для подключения батарей используется только силовой электрический кабель подходящего сечения, в то время как для монтажа водяного отопления необходима покупка большого количества труб, а также использование энергоемкого сварочного оборудования.
5. В случае ремонтных работ в системе, или зимней консервации здания, отсутствует необходимость полного слива теплоносителя, и последующего заполнения системы, по окончании ремонтных работ.
6. Ежегодное плановое обслуживание заключается в периодической очистке оребренных поверхностей теплообменника от пыли и мелкого бытового мусора.

Для подключения масляного радиатора используется трехжильный кабель.

Совет!
При подведении вводного силового кабеля к жилому дому, помимо мощности всех бытовых потребителей электроэнергии, необходимо принимать в расчет суммарную потребляемую мощность всех электрических батарей отопления.

Разновидности электрических обогревателей

Принимая во внимание большое разнообразие современных нагревательных приборов, все бытовые электробатареи отопления условно можно разделить на несколько групп, которые отличаются между собой по конструктивному исполнению, и принципу передачи тепловой энергии в окружающее пространство.

1. Масляные нагреватели обладают высокой теплоемкостью и способны поддерживать заданную температуру в помещении на протяжении длительного времени.
2. Конвекторы способствуют постоянному перемещению разогретых воздушных масс по всему помещению, которые передают тепло окружающим предметам.
3. Инфракрасные обогреватели излучают электромагнитные волны узкого спектра частоты, которые передают тепловую энергию окружающим предметам.

Настенный тепловентилятор.

Обратите внимание!
Для кратковременного и быстрого обогрева помещения также эффективно использование электрических тепловентиляторов, однако по причине экономической нецелесообразности, и несоответствия требованиям СанПиН, их не рекомендуется использовать в качестве основных отопительных приборов.

Масляные радиаторы

По принципу передачи тепла, масляные радиаторы больше всего похожи на привычные батареи парового отопления. Конструктивно, любая масляная электробатарея отопления представляет собой герметично закрытую емкость, внутри которой находится специальное масло, имеющее высокую температуру кипения, что делает эти приборы абсолютно безопасными с точки зрения разрушения от парового удара. В нижней части масляного радиатора установлен ТЭН (трубчатый электронагреватель), который в процессе работы постоянно погружен в масляную ванну.

После включения ТЭНа, разогретое масло постепенно распределяется по всему объему радиатора, равномерно передавая тепло к его наружной поверхности, а соответственно к окружающему воздуху. Контролирует работу системы электронный или механический термостат, который позволяет поддерживать заданную температуру на протяжении всего периода работы радиатора.

Электронный термостат масляного радиатора.

К положительным качествам подобных устройств можно отнести следующие технические характеристики:

1. Высокий уровень безопасности, а также надежность и долговечность работы устройства на протяжении длительного периода эксплуатации.
2. Отсутствие открытых нагревательных элементов не сушит воздух, не способствует сжиганию кислорода, а также сгоранию мелких частичек пыли, что обеспечивает нормальный микроклимат в помещении.
3. Высокая теплоемкость масла позволяет длительное время сохранять тепло, и отдавать его в помещение при выключенном ТЭНе, тем самым снижая удельный расход потребляемой электроэнергии.
4. Одновременное сочетание конвективного и излучающего типа передачи тепловой энергии, существенно повышает эффективность работы этого прибора, по сравнению с другими видами бытовых нагревателей.

На фото показан корпус масляного радиатора в разрезе.

Совет!
Масляные радиаторы с одинаковой интенсивностью излучают тепло во всех направлениях, поэтому для максимальной теплоотдачи, их не рекомендуется устанавливать за предметами мебели, а также в нишах, простенках, и прочих местах с ограниченным пространством.

Электрические конвекторы

Нагреватели конвективного типа представляют собой закрытую коробчатую конструкцию из листовой штампованной стали или алюминия, внутри которой установлен нагревательный элемент. В нижней части корпуса расположены щелевые отверстия для поступления холодного воздуха, а в верхней части – такие же отверстия для выхода разогретого воздуха.

После включения ТЭНа, воздух внутри закрытого корпуса нагревается, устремляется вверх, и выходит через верхние щелевые отверстия. Внутри корпуса создается небольшое разрежение, поэтому на смену разогретому воздуху, через нижние щелевые отверстия внутрь попадает охлажденный воздух, который при нагревании также устремляется вверх.

Таким образом, создается естественная циркуляция воздушных масс в помещении, которые сменяя друг друга, проходят через нагревательный элемент, и постепенно разогреваются до нужной температуры.

Внутреннее устройство конвектора.

Среди главных отличительных особенностей электрических конвекторов, можно выделить следующие потребительские качества.

1. Большой выбор моделей, с различной потребляемой мощностью дает возможность подобрать подходящее устройство для любых размеров отапливаемого помещения.
2. Быстрый нагрев помещения и высокий КПД позволяет использовать подобные устройства как в качестве основной, так и в качестве вспомогательной системы отопления.
3. Отсутствие наружных сильно разогретых частей, небольшие габаритные размеры, и эстетичный внешний вид позволяют устанавливать подобные устройства без какой либо дополнительной защитно-декоративной отделки.
4. Открытый нагревательный элемент в большей степени подвержен износу, чем закрытый, и со временем его эффективность работы снижается, поэтому инструкция по эксплуатации конвекторов требует его периодической замены.

Правильная установка настенного конвектора.

Совет!
Учитывая специфику работы этого прибора, наиболее оптимально его устанавливать под подоконником так, чтобы его нижний край находился на высоте от 50 до 150 мм от пола.
Таким образом, создается естественная тепловая завеса, которая позволяет отсекать охлажденный воздух, движущийся от окна.

Инфракрасные обогреватели

Этот вид бытовых электронагревателей принципиально отличается от того, что все привыкли называть электрическая батарея отопления, как по внешнему виду, так и по принципу передачи тепловой энергии. В процессе работы он не нагревает окружающий воздух, а его действие основано на излучении высокочастотных волн инфракрасного спектра, которые вызывают нагревание окружающих предметов.

В свою очередь, по принципу действия излучателя, все подобные устройства также делятся на несколько видов:

1. Высокотемпературные излучатели представляют собой трубку из жаростойкого кварцевого стекла, с расположенной внутри электрической спиралью или галогенной лампой, которая разогревается до очень высокой температуры. Сзади трубки устанавливается дефлектор из полированного алюминия или нержавеющей стали, который отражает, и направляет весь поток излучения в сторону помещения.

Нагреватель с высокотемпературным инфракрасным излучателем.

2. Низкотемпературные обогреватели изготавливаются в виде тонкой панели из стекла или керамических материалов, внутри которой расположены инфракрасные излучатели. Поверхность панели разогревается до температуры не более +80°, что позволяет ее монтировать на стены или потолок в помещении.
3. Пленочные излучатели представляют собой тонкую гибкую плёнку из полимерных материалов, на которую нанесено специальное полупроводниковое покрытие. Благодаря компактным размерам, такое устройство может быть встроено в предметы мебели, или детали декоративной отделки интерьера.

Главной особенностью всех инфракрасных излучателей является то, что они могут нагревать только те предметы, которые находятся в зоне прямой видимости, поэтому чтобы обеспечить полноценный обогрев жилья, нужно грамотно разместить инфракрасные излучатели, с учетом расположения предметов мебели, и прочих «мертвых зон» в помещении.

Панельные инфракрасные нагреватели малой мощности.

Заключение

Напоследок следует отметить, что для правильного выбора бытовых электрических батарей, необходимо, прежде всего, рассчитать общий объем каждого отапливаемого помещения и, исходя из этого значения, подбирать оптимальную потребляемую мощность нагревательного прибора отдельно для каждой комнаты.

Дополнительную информацию по этому вопросу можно получить, посмотрев видео в конце этой статьи, или почитав похожие материалы на нашем сайте.

Альтернативное электрическое отопление — Бытовые батареи, электрическое отопление

И что нужно думать о

Кейт Д. Фут

Аккумуляторы для дома

имеют большой потенциал для домовладельцев, которые хотят сэкономить деньги и всю планету, обогревая свои дома экологически чистой возобновляемой энергией. Батареи позволяют домовладельцу накапливать электроэнергию на время, когда источник энергии (солнце, ветер) недоступен или они потребляют больше электроэнергии, чем производят.Дополнительным плюсом является то, что постоянный ток, хранящийся в батареях, можно использовать для электрического нагрева без преобразования его в переменный ток. Благодаря современным технологиям утепления дома дом, работающий на альтернативной энергии, может пережить умеренную зиму, обогреваясь только за счет комбинации энергии солнца и ветра.

Те же технологии литий-ионных аккумуляторов, которые используются в электромобилях, начинают использоваться и в домах. Эти батареи только начинают использоваться в домах и на предприятиях для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями, ветряными турбинами и гидроэлектрическими системами.В этом участвуют крупные производители технологий, такие как Honda, Tesla, Bosch, GE и Samsung. Компания Honda представила демонстрационный умный дом с аккумуляторной батареей, электромобилем, солнечными батареями и геотермальным тепловым насосом. И контролируется системой управления энергопотреблением.

Аккумуляторы

Flow — еще один новый способ хранения электроэнергии. Эти новые батареи разработали исследователи из Гарварда и Массачусетского технологического института. Батареи Flow не содержат металлов и основаны на молекулах на основе углерода, называемых хинонами.Хиноны — это естественные недорогие, небольшие органические молекулы (на основе углерода) в большом количестве. Они очень похожи на молекулы, хранящие энергию у растений и животных. Проточные батареи хранят электроэнергию во внешних резервуарах, подобных топливным элементам, а не внутри самой батареи. Два основных компонента, оборудование для электрохимического преобразования, через которое протекают жидкости (это устанавливает пиковую мощность), и резервуары для хранения химикатов (они устанавливают энергоемкость), могут быть рассчитаны по размеру в зависимости от обстоятельств.Это означает, что количество хранимой энергии ограничено только размером резервуаров. Можно хранить большее количество энергии с меньшими затратами, чем в традиционных резервуарах.

Коснувшись современных систем накопления электроэнергии, пора перейти к электрическому отоплению. Поскольку накопленная электроэнергия выходит в виде постоянного тока, она является идеальным источником энергии для электрических нагревателей. Поскольку современные обогреватели становятся все более эффективными, они быстро становятся очень разумным вариантом для отопления дома. Кроме того, нет потерь тепла через дымоход. Тепловые насосы еще лучше.

Электрический обогреватель для плинтусов существует уже некоторое время и зарекомендовал себя как дорогое оборудование. Раньше это было правдой, но, как и в случае с другими формами слуха, они стали более эффективными. Когда электричество сравнивается со стоимостью топлива для обогрева (природный газ, пропан и т. Д.), Быстро становится очевидным, что электрическое тепло не заслуживает своей давней репутации дорогостоящего способа обогрева.

Обогреватели для плинтусов работают за счет конвекции, забирая холодный воздух у пола, нагревая его и выпуская в комнату, когда он расширяется и поднимается.По мере того, как воздух остывает, он опускается на пол и возвращается к обогревателю плинтуса, где снова нагревается. Этот цикл подогрева воздуха будет продолжаться до тех пор, пока его термостат не достигнет желаемой температуры, и нагреватель автоматически не отключится.

Настенные обогреватели — еще один способ обогреть дом от электричества. Настенные обогреватели обычно включают вентилятор, поэтому для части устройства потребуется переменный ток, либо от сети, либо от вашей аккумуляторной батареи, на инвертор для преобразования электричества в переменный ток. Как и в случае с обогревом плинтуса, температуру можно регулировать от одной комнаты к другой, и нет необходимости устанавливать или поддерживать воздуховод.

Лучистое тепло от пола означает, что вам тепло, а теплые ноги обычно заставляют вас чувствовать себя более комфортно, чем другие системы обогрева, по ряду причин. На ощупь теплее, потому что тепло исходит от пола. Подогрев пола не включается и выключается постоянно, вызывая колебания температуры, из-за чего вам становится слишком тепло в одну минуту и ​​слишком холодно в следующую. Он также не сушит воздух, в свою очередь, кожу и носовые ходы. Лучистое тепло не имеет сквозняков, потому что нет регистров подачи и возврата или радиаторов, зависящих от конвекции.Наконец, воздух становится чище, потому что пыль и аллергены не поднимаются.

Тепловые насосы чрезвычайно эффективны и очень рентабельны с точки зрения потребляемой электроэнергии. Это потому, что они не создают тепло, а поглощают его извне, концентрируют и перемещают внутрь. Перемещать тепло намного дешевле, чем создавать тепло. В летние месяцы они делают то же самое, но наоборот, действуют как кондиционеры. Для охлаждения они более эффективны, чем стандартные оконные кондиционеры, и охлаждают большие площади.

Слабость теплового насоса — его первоначальная цена. Они дорогие. Кроме того, вам обязательно понадобится переменный ток для работы теплового насоса, а это означает, что вашей альтернативной энергетической системе обязательно понадобится инвертор. Однако потребление электроэнергии будет намного ниже, чем у плинтуса или настенных обогревателей.

После установки тепловые насосы являются частью конструкции (это означает, что их нельзя переносить или легко снимать). Когда закончится лето, не нужно их убирать, потому что вы будете использовать их для обогрева. Обычно нет необходимости в дополнительной конструкции, чтобы выдержать их вес. (Для оконных кондиционеров часто требуется полка, чтобы выдержать их вес и защитить оконную раму.)

В целом, можно ожидать, что в ближайшие несколько десятилетий отопление дома претерпит ряд изменений. Оборудование для альтернативной энергетики станет дешевле, а топливо для отопления — дороже.

Я полностью переоборудовал дом на электричество. Вот как это работает — и сколько это стоит

Барри Корица — генеральный директор калифорнийской компании Cinnamon Energy Systems.

***

Я пишу это в Сан-Хосе, под марсианским красным небом, иногда падающим легким пеплом и слабым запахом дыма в воздухе. Выработка солнечной энергии снизилась на 60 процентов, несмотря на то, что горящие огни находятся по крайней мере в 50 милях отсюда.

Некоторые говорят, что это новая норма. Скорее всего, ситуация будет ухудшаться, поскольку мы будем испытывать больше экстремальных погодных явлений и повышения уровня моря из-за таяния ледяных щитов. Многие люди в Калифорнии буквально бессильны, поскольку наша коммунальная инфраструктура не успевает за последствиями изменения климата, усиленными растущими потребностями нашего общества в электроэнергии.

К счастью, с доступными в настоящее время солнечными батареями, батареями и тепловыми насосами каждое двухэтажное здание с солнечной крышей может быть чистым генератором энергии — по сути, с отрицательным выбросом углерода. Более того, с подключенными к сети батареями здания могут легко обеспечить отказоустойчивость, в которой нуждается наша сеть во время перебоев в подаче электроэнергии и отключений электроэнергии.

Если не считать альтруизма, генерация дешевле, чем консервация существующих зданий. Более рентабельно добавить солнечную батарею и накопители, чем повышать эффективность оболочки здания или заменять существующее оборудование HVAC до его окончания на новое высокоэффективное оборудование.

Пора сжечь мост к природному газу

Бывший министр энергетики США Эрнест Монис позиционировал природный газ как мост к возобновляемым источникам энергии. Мы перешли этот мост; возобновляемые источники энергии на месте в настоящее время дешевле природного газа для всех применений, кроме промышленного тепла и дальних перевозок.

Человечество столкнулось с чрезвычайной ситуацией, связанной с изменением климата, «готовой всеми руками». Поскольку солнечные батареи и накопители на крыше могут быть установлены быстро и недорого, мы не должны останавливаться на нулевом выбросе углерода — мы должны стремиться сделать все здания углеродно-отрицательными как можно быстрее.

Экономика клиентов для использования возобновляемых источников энергии на месте является убедительной. Рассмотрим дом, в котором для отопления помещений используется 1 000 термов природного газа в год; по цене 2 доллара за термостат, получается 2000 долларов в год. Существующие тепловые насосы потребляют 8 300 киловатт-часов в год для обеспечения того же количества тепла; по цене 0,30 долл. США / кВтч, что эквивалентно примерно 2500 долл. США за электроэнергию.

Однако при использовании солнечной энергии на крыше в уравнении со средней ставкой 0,10 долл. США / кВтч годовые эксплуатационные расходы на тепловой насос составят 830 долл. США.Аналогичная энергетическая математика также показывает, что водонагреватель с тепловым насосом превосходит водонагреватель, работающий на природном газе.

Преодоление нашей зависимости от ископаемого топлива является сложной задачей, поскольку на здания приходится 28 процентов общего потребления энергии в Калифорнии. К сожалению, существует ограниченная литература о реальных случаях электрификации существующих зданий. Является ли модернизация электрификации практичной, рентабельной и удобной? Могут ли здания ежегодно вырабатывать всю необходимую им энергию?

Чтобы выяснить это, я начал проект по полностью переоборудованию 50-летнего дома в Сан-Хосе на электричество.Больше никаких ископаемых видов топлива.

По пути я наткнулся на несколько камней преткновения, но также получил несколько очень положительных сюрпризов. Следующее обсуждение разбивает опыт электрификации зданий на три основных этапа: подготовка, создание и преобразование.

Подробности показаны в следующей таблице и в обсуждении ниже.

Приготовление: Низко висящие фрукты

Принято считать, что начать с энергоаудита. Я использую программы энергоаудита более 40 лет, в том числе программу советника по энергопотреблению Министерства энергетики США.К сожалению, в этих программах редко учитываются местные тарифы на коммунальные услуги, стимулы для использования солнечной энергии и накопителей, а также снижение затрат на солнечную энергию и накопление, а также новые тепловые насосы и бытовые приборы.

Мой противоположный совет — отложить энергоаудит и вместо этого сосредоточиться на низко висящих фруктах — как правило, на светодиодном освещении; герметизация протекающих окон, дверей и воздуховодов; и эффективное управление электроприборами при самых низких тарифах на электроэнергию.

Тем не менее, есть некоторые продукты и услуги, которые предоставляют отчеты о потреблении электроэнергии в реальном времени; Эти услуги весьма полезны для выявления и последующего сокращения потребления электроэнергии в зданиях.

Для этого проекта не имело экономического смысла повторно утеплять стены или модернизировать оставшиеся стеклопакеты. Тем не менее, старая изоляция чердака была вакуумирована и добавлено 18 дюймов выдувной целлюлозы, что повысило значение R с менее чем 7 до 60.

Заменить все лампы накаливания и КЛЛ светодиодами было несложно. . Старый односкоростной насос для бассейна был заменен новым насосом с регулируемой скоростью, который настолько тих, что его можно использовать ночью, когда тарифы на электричество были низкими.Устранение энергетических нагрузок вампиров, использование понижающего термостата и работы приборов в непиковое время дало дополнительную экономию.

Производство: солнечная энергия и накопители

После того, как простые и дешевые меры по повышению энергоэффективности будут реализованы, почти в каждом случае следующим шагом будет выработка электроэнергии с помощью солнечной энергосистемы на крыше. Окупаемость этих систем наступает быстрее, чем при обновлении функциональной техники, добавлении дополнительной изоляции стен или замене дверей и окон.

Поскольку данных о предыдущем потреблении энергии в доме не было, было подсчитано, что около 10 кВт фотоэлектрических панелей на крыше приведет к нулевым счетам за электроэнергию, включая HVAC, нагрев воды, приготовление пищи, насосы для бассейнов и один электромобиль. Я также установил накопитель на 20 кВтч и два инвертора (один с возможностью зарядки электромобилей).

Текущие тарифы на электроэнергию составляют $ 0,48 / кВтч с 16 до 21:00. и 0,17 доллара США / кВтч в остальное время. Сохраняя солнечную энергию в батарее в течение дня (вместо того, чтобы продавать ее обратно в сеть по более низким полуденным тарифам), а затем используя эту энергию в ночное время, потребители батарей могут эффективно избежать высоких пиковых тарифов на электроэнергию.Кроме того, есть очевидное преимущество наличия резервного питания для основных нагрузок в доме во время отключений электроэнергии, вызванных отказами коммунального оборудования, пожарами и отключениями электроэнергии в целях общественной безопасности.

Модернизация: замена всех газовых приборов

Покупка новых высокоэффективных приборов для замены существующих функциональных приборов редко бывает рентабельной. Лучше подождать, пока старые приборы не умрут, кроме случаев, когда эффективность существующего прибора крайне низка или есть другие причины (например, комфорт, шум или серьезная экологическая вина).

В рамках подготовки к этому проекту полной электрификации первоначальная основная сервисная панель на 200 А была модернизирована до новой сервисной панели, готовой к использованию солнечной энергии. Поскольку эта работа проводилась одновременно с установкой солнечной батареи и батарей, на эту модернизацию распространялась федеральная налоговая льгота.

Хотя существующая газовая печь была в рабочем состоянии, компрессор кондиционера работал ненадежно, а воздуховоды в доме были в плохом состоянии. Для обеспечения как отопления, так и кондиционирования воздуха была установлена ​​двухзонная система теплового насоса, а также два блока вентиляторов, новые воздуховоды и два термостата с подключением к Интернету.

Обратите внимание, что это была не «раздельная» бесканальная система, а скорее традиционная канальная система, в которой использовались существующие схемы вентиляционных отверстий в каждой комнате. В процессе работы эту высокоэффективную инверторную систему отопления, вентиляции и кондиционирования практически невозможно услышать. Кроме того, внешний компрессорный блок занимал меньше места, чем существующий цилиндрический компрессор кондиционера, а удаление старой газовой печи и системы вентиляции освободило дополнительное место в гараже.

В Сан-Хосе действует программа скидок, поощряющая установку водонагревателей с тепловым насосом.Существующий газовый водонагреватель на 65 галлонов был заменен на водонагреватель с тепловым насосом на 65 галлонов. Поскольку время использования обеспечивает дополнительные преимущества для стирки в непиковое время, газовая сушилка была заменена электрической сушилкой.

После того, как эти изменения были внесены в прибор, старинная газовая плита была единственным газовым прибором, оставшимся в доме. На замену этой газовой плите была установлена ​​индукционная варочная панель, что завершило электрификацию дома. Однако остались два редко используемых уличных газовых прибора: газовый обогреватель для бассейна / спа и газовый гриль.Поскольку эти газовые приборы, загрязняющие окружающую среду, используются редко и не имеют убедительных электрических опций, их оставили на месте.

Извлеченные уроки

• Дома, которые полностью электрифицированы — с тепловым насосом HVAC, водонагреватель с тепловым насосом, электрическая плита / духовка, электрическая сушилка, солнечная энергия, хранилище, EV — не могут обойтись меньшими электрическими услугами на 100 или 125 ампер. Затраты для отдельных потребителей могут варьироваться от 5000 долларов США за простое обновление электроснабжения до более чем 20 000 долларов США, если необходимо обновить подземную проводку или трансформаторы.Как правило, авансовые платежи за инженерные коммуникации и задержки составляют шесть месяцев и более. Города и штаты, планирующие электрифицировать существующие здания, должны найти способы упреждающей оптимизации и сокращения затрат на модернизацию электроснабжения. Ни один домовладелец в здравом уме не будет ждать от трех до шести месяцев без отопления или горячей воды для обновления электричества. Они просто заменят сломанные газовые приборы на новые.

• Технология тепловых насосов быстро развивается. Однако подрядчики HVAC могут не понимать проблем интеграции с солнечной энергией, накоплением и резервным питанием.Некоторые цитаты, которые я получил, рекомендуют природный газ или резервное электрическое отопление, а также более старую и менее эффективную технологию теплового насоса, которая не будет работать во время отключения электроэнергии. Установленный многозонный инверторный тепловой насос компактен и эффективен, а также имеет низкое потребление рабочего и пускового тока.

• Сантехники иногда путают водонагреватели с тепловым насосом с водонагревателями мгновенного действия или обычными водонагревателями с электрическим баком (что фактически запрещено в некоторых регионах). Для установки водонагревателя с тепловым насосом может потребоваться дополнительная электрическая цепь на 30 А, что является электрической задачей, которая выходит за рамки работы обычных сантехников.

• Определить размер солнечной системы довольно просто, если использовать исторические данные об энергии. Более сложные инженерные расчеты необходимы для определения дополнительной солнечной мощности, необходимой, когда рассматривается водонагреватель с тепловым насосом, система HVAC или электромобиль. При проектировании аккумуляторной системы необходимо учитывать как мощность, доступную от аккумулятора, так и энергоемкость аккумулятора, и эти требования к мощности / энергии зависят от размера солнечной системы, а также от устройств, которые, как ожидается, будут работать во время отключения электроэнергии.

• Хотя оборудование для полностью электрических домов является надежным, большинство программных и коммуникационных протоколов все еще находятся на начальной стадии. Эти системы (и соответствующие приложения для мобильных телефонов) редко общаются друг с другом. Самые большие проблемы в этом проекте связаны с настройкой этих приложений и обеспечением их надежного взаимодействия.

• В этом проекте участвовали семь различных типов подрядчиков: изоляция, бассейн, электричество, солнечная энергия / накопление, HVAC, сантехника и столярные изделия.Домовладельцы, которые не знакомы с инженерными компромиссами, должны рассмотреть возможность найма консультанта, который разбирается в доступных вариантах оборудования, а также в местных правилах, тарифах на электроэнергию и льготах.

• В этом проекте были значительно улучшены комфорт и безопасность. Электрическая система безопаснее; HVAC, водонагреватель и приготовление пищи не создают выбросов или пожарной опасности; обогрев и охлаждение более тихие и комфортные; резервное питание происходит автоматически, бесшумно и безопасно.

• После года эксплуатации стало ясно, что солнечная система на крыше мощностью 10 кВт была бы подходящим размером. Однако во время установки были установлены дополнительные панели, увеличив мощность системы до 12,8 кВт. По истечении первого года система произвела 17 404 кВтч, что превышает сумму в 7 788 кВтч согласно счету за коммунальные услуги. Если бы дома заряжались два электромобиля, а не один, избытка энергии было бы намного меньше. 20 кВтч накопителя энергии обеспечили достаточную мощность, чтобы избежать пикового потребления энергии в 335 дней в году из 365. Только в очень жаркие, дымные или пасмурные дни было необходимо потреблять электроэнергию в часы пик.

Политические рекомендации

Ощутимые последствия изменения климата вынуждают Калифорнию электрифицировать здания и транспорт в более короткие сроки. Все газовые приборы нуждаются в замене, а также необходима недорогая и надежная электроэнергия. Модернизация существующих зданий с использованием солнечных батарей и хранилищ — самый быстрый и наименее затратный способ достижения этой цели. Поскольку дополнительные затраты на добавление большего количества солнечной энергии и накопителей относительно невысоки, поощрение снижения выбросов углерода в зданиях выгодно для окружающей среды, энергосистемы и налогоплательщиков.

Эффективные переходы такого масштаба ускоряются за счет благоприятной экономики потребителей. С финансовой точки зрения существует частный капитал как от владельцев зданий, так и от банковского сектора. Однако этот переход задерживается и сдерживается действующими коммунальными предприятиями. Стремление коммунальных предприятий, принадлежащих инвесторам, генерировать увеличивающуюся прибыль, в корне противоречит потребности Калифорнии в быстром переходе к безопасной и доступной электроэнергии; Единственное решение — пересмотреть бизнес-модель коммунальных предприятий — задача не из легких.

Реальные результаты этого проекта предполагают три ключевых политики для улучшения экономики и ускорения электрификации зданий:

1. Справедливая компенсация хост-клиентам

Потребители и инвесторы должны продолжать получать справедливую компенсацию как за энергию (кВтч), так и за мощность (кВт), которую они поставляют в сеть. Они должны получить компенсацию за инвестиции, которые они делают в солнечную энергию и накопители, тем более, что эти миллионы солнечных и аккумуляторных систем обеспечивают энергию и электроэнергию во время перебоев в подаче электроэнергии и отключений электроэнергии. Инвесторы в коммунальные услуги не должны использовать упущенную прибыль для увеличения затрат потребителей, особенно когда существуют более быстрые и менее дорогие альтернативы налогоплательщикам.

2. Избавьтесь от бумажной работы, упростите стимулы, автоматизируйте межсетевые соединения

Эти ненужные бюрократические расходы добавляют 30 процентов или более к проектам электрификации, особенно связанным с улучшениями, которые связаны с электросетью. Управление стимулами и взаимосвязями должно быть вырвано из рук действующих отраслей, которые, очевидно, выступают против этих мер самогенерирования и сохранения.Это смехотворно, что коммунальные предприятия, принадлежащие инвесторам, настолько сознательно и эффективно неправильно управляют программами стимулирования, что затраты на обработку этой документации часто превышают ценность самого стимула. Задержки подключения от четырех до шести месяцев типичны для аккумуляторных проектов, соразмерно уменьшая финансовые выгоды для клиентов (пятимесячная задержка со счетом за электроэнергию в 300 долларов означает, что дополнительные 1500 долларов идут коммунальному предприятию, а не экономятся клиентом).

3. Модернизация жилой электрической инфраструктуры

Процесс обновления электроснабжения дома нарушен, и его необходимо отремонтировать.Когда у домовладельца умирает водонагреватель или печь, или он покупает электромобиль, или он хочет установить солнечную батарею на крыше, чтобы удовлетворить все (или более) свои электрические потребности, или он хочет установить аккумулятор для резервного питания и услуг по поддержке сети , они не могут ждать шесть месяцев и потратить до 20 000 долларов на свое коммунальное предприятие, чтобы дойти до обновления услуги. Эти дополнительные расходы и задержки часто полностью сводят на нет усилия домовладельцев по электрификации. Лучшим способом действий для правительства была бы координация модернизации электроснабжения для групп близлежащих домов.Домовладельцам не нужно было бы ориентироваться в непрозрачном наборе коммунальных и городских правил для модернизации, можно было бы выбрать одного подрядчика для выполнения дорогостоящих подземных и воздушных электромонтажных работ в районе, а домовладельцы могли бы затем электрифицировать свои дома, когда это будет удобно.

Ускоряя переход Калифорнии к электрификации, мы можем избежать наихудших последствий глобального потепления, одновременно улучшая окружающую среду и экономику. Хорошая новость заключается в том, что для поддержки этих усилий по электрификации существуют как технологии, так и экономика.

Электричество и хранение энергии — Всемирная ядерная ассоциация

(Обновлено в декабре 2020 г.)

• Накопление электроэнергии в больших масштабах стало основным объектом внимания, поскольку прерывистые возобновляемые источники энергии стали более распространенными.
• Насосный накопитель хорошо налажен. Разрабатываются и другие мегаваттные технологии. Они могут обеспечить диспетчерскую мощность в соответствии с требованиями спроса.
• Хранилище, дополняющее периодически возобновляемые источники энергии, если они призваны заменить емкость базовой нагрузки, должно удовлетворять спрос в течение многих дней, а не просто часов.
• На бытовом уровне, за счетчиком, продвигается хранение батарей. Это снижает потребность в сети.

Быстрый рост во многих частях мира генерирующих мощностей за счет прерывистых возобновляемых источников энергии, особенно ветра и солнца, привел к сильному стимулу к развитию накопления энергии для производства электроэнергии в больших масштабах. Из-за (желаемой или навязанной) растущей годовой доли электроэнергии, поступающей от возобновляемых технологий, подверженной естественным колебаниям потоков мощности (например, солнечные фотоэлектрические и ветровые), характеризующиеся относительно низкими коэффициентами нагрузки, объединенные установленные мощности этих технологий в будущем ожидается, что они будут намного больше, чем обычная / обычная пиковая потребляемая мощность.*

* «Прискорбной привычки в некоторых кругах слепо использовать слово« мощность »как синоним« электричества »следует избегать в контексте хранения. «Энергия» заряжается или разряжается от устройства хранения, но сохраняется «энергия» ». — Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии на 2020 год, Международное энергетическое агентство и Агентство по ядерной энергии.

Степень, в которой может быть развито накопление электроэнергии, будет определять степень, в которой эти прерывистые возобновляемые источники могут вытеснить диспетчерские источники, время от времени забирая излишки энергии и устраняя перебои в работе.Есть вопросы масштаба — мощности и энергоемкости — которые указаны ниже в отдельных случаях. Кроме того, накопленная электроэнергия обычно должна быть доступна в течение нескольких дней и недель, а не минут и часов. Для сравнения различных технологий аккумулирования электроэнергии в различных приложениях и услугах необходимо четко определить как стоимость, так и затраты.

Электричество не может храниться ни в каком масштабе, но оно может быть преобразовано в другие формы энергии, которые могут храниться и позже преобразовываться в электричество по запросу. Системы хранения электроэнергии включают аккумулятор, маховик, сжатый воздух и гидроаккумулятор. Любые системы ограничены в общем количестве энергии, которое они могут хранить. Их энергоемкость выражается в мегаватт-часах (МВтч), а мощность или максимальная выходная мощность в данный момент времени выражается в мегаваттах электроэнергии (МВт или МВтэ). Системы хранения электроэнергии могут быть спроектированы для предоставления вспомогательных услуг системе передачи, включая регулирование частоты, и сегодня это основная роль сетевых батарей.

Конечно, очень эффективное хранение энергии достигается в ископаемом топливе и ядерном топливе до того, как из них будет произведена электроэнергия. Хотя здесь основное внимание уделяется хранению за генерацией, особенно из периодически возобновляемых источников, при любом надлежащем рассмотрении этого вопроса необходимо также охватывать ядерное топливо для производства электроэнергии как более экономичный вариант с относительно небольшими потребностями в материалах.

Насосное хранилище включает перекачку воды вверх в водохранилище, из которого она может быть выпущена по запросу для выработки гидроэлектроэнергии.Эффективность двойного процесса составляет около 70%. В середине 2016 года гидроаккумулирующие накопители составляли 95% мировых запасов электроэнергии, а в 2014 году было добавлено 72% емкости накопителей. Однако аккумуляторы активно внедряются. В 2014 году накопители энергии в масштабах зданий стали определяющей тенденцией в области энергетических технологий. Этот рынок вырос на 50% по сравнению с прошлым годом, при этом литий-ионные батареи широко используются, но батареи с проточными окислительно-восстановительными элементами являются многообещающими. Такое хранилище может быть использовано для снижения спроса на сеть, в качестве резервного или для арбитража цен.

Проекты и оборудование гидроаккумуляторов имеют длительный срок службы — номинально 50 лет, но потенциально больше, по сравнению с батареями — от 8 до 15 лет. Гидроаккумулятор лучше всего подходит для обеспечения пиковой нагрузки системы, состоящей в основном из ископаемого топлива и / или ядерной энергетики. Он не очень подходит для замены периодической, внеплановой и непредсказуемой генерации.

В отчете Всемирного энергетического совета, опубликованном в январе 2016 года, прогнозируется значительное снижение стоимости большинства технологий хранения энергии с 2015 по 2030 год.Наибольшее снижение стоимости продемонстрировали аккумуляторные технологии, за ними последовали тепловые, скрытые тепловые и суперконденсаторы. Аккумуляторные технологии продемонстрировали снижение со 100-700 евро / МВтч в 2015 году до 50-190 евро / МВтч в 2030 году — снижение более чем на 70% верхнего предела затрат в следующие 15 лет. По данным WEC, натрий-сера, свинцово-кислотная и литий-ионная технологии лидируют. В отчете моделируется хранение, относящееся как к ветровым, так и к солнечным электростанциям, и оценивается результирующая приведенная стоимость хранения (LCOS) для конкретных станций. В нем отмечается, что коэффициент нагрузки и среднее время разряда при номинальной мощности являются важным фактором, определяющим LCOS, а частота цикла становится второстепенным параметром. Для хранения, связанного с солнечной батареей, использовалось ежедневное хранение с шестичасовым временем разряда при номинальной мощности. Для хранения, связанного с ветром, использовался вариант двухдневного хранения с 24-часовым разрядом при номинальной мощности. В первом случае наиболее конкурентоспособная технология хранения имела LCOS в размере 50-200 евро / МВтч. В последнем случае приведенные затраты были выше и зависели от количества циклов разряда в год, и «несколько технологий оказались привлекательными.«

После двухлетнего исследования, проведенного Комиссией по коммунальным предприятиям Калифорнии, в 2010 году штат принял закон, требующий хранения 1325 МВт электроэнергии (без учета крупномасштабных гидроаккумулирующих устройств) к 2024 году. В 2013 году крайний срок был перенесен на 2020 год, затем было 35 Всего МВт. Законодательство определяет мощность, а не емкость накопителя (МВтч), предполагая, что основной целью является регулирование частоты. Заявленная цель закона — повысить надежность сети за счет обеспечения управляемой мощности от увеличивающейся доли солнечных и ветровых входов, заменить вращающийся резерв, обеспечить контроль частоты и снизить требования к пиковой мощности (сглаживание пиковых нагрузок).Системы хранения могут быть связаны либо с системами передачи или распределения, либо находиться за счетчиком. Основное внимание уделяется аккумуляторным системам хранения энергии (BESS). Энергетический арбитраж может увеличить доход, покупая в непиковый период и продавая при пиковом спросе. Южная Калифорния, Эдисон в 2014 году объявила о планах по хранению электроэнергии 260 МВт, чтобы компенсировать закрытие АЭС Сан-Онофре мощностью 2150 МВт (эл.). Хотя 1,3 ГВт в контексте потребности штата в 50 ГВт не обеспечат большой мощности диспетчеризации, это стало основным стимулом для коммунальных предприятий.

Орегон последовал за Калифорнией и в 2015 году установил требование для более крупных коммунальных предприятий (PGE и PacifiCorp) о закупке не менее 5 МВтч хранилищ к 2020 году, а PGE предложила 39 ГВт в нескольких местах стоимостью от 50 до 100 миллионов долларов. В июне 2017 года Массачусетс поставил цель хранилища 200 МВтч к 2020 году. В ноябре 2017 года Нью-Йорк принял решение установить цель хранилища на 2030 год.

В США имеется около 30 ГВт гидроаккумулирующей мощности, а к марту 2019 года было развернуто 900 МВт емкости аккумуляторной батареи коммунального масштаба.Ожидалось, что к 2020 году эта цифра вырастет до 1000 МВт, а к 2023 году — до 2500 МВт, при этом ожидается, что затраты упадут до 200 долларов США за кВт · ч хранимой энергии, что составляет половину стоимости 2016 года. Около 2,5% поставляемой электроэнергии в США проходит через хранилища (по сравнению с примерно 10% в Европе и 15% в Японии).

В начале 2016 года Национальная электросеть Великобритании сильно откликнулась на тендер на усиленную частотную характеристику (EFR) мощностью 200 МВт. Он предлагал четырехлетние контракты на мощность, способную обеспечить 100% выходную активную мощность за секунду или меньше регистрации отклонения частоты.Было предложено около 888 МВт емкости аккумуляторных батарей, 150 МВт межсетевого взаимодействия, 100 МВт реакции со стороны спроса и 50 МВт мощности маховика. Все, кроме трех, были связаны с аккумулятором. В августе были объявлены выигравшие заявки — восемь выбранных заявок мощностью от 10 МВт до 49 МВт (всего 201 МВт) общей стоимостью 66 миллионов фунтов стерлингов. Выигрышные предложения варьировались от 7 до 12 фунтов стерлингов за МВт EFR / ч, в среднем 9,44 £ / МВт EFR / ч. Также ожидается, что батареи станут основным выбором для стабильной частотной характеристики, немного медленнее, чем EFR.

В Великобритании хранилище рассматривается как генерация для целей лицензирования, но при подключении к распределительной сети оно должно соответствовать двум различным методикам подключения и тарификации, при этом одна половина подключается по запросу, а другая — по генерации. Предлагается единая методология подключения хранилищ, и Департамент бизнеса, энергетики и промышленной стратегии и регулирующий орган в области энергетики Ofgem стремятся определить «хранилище электроэнергии» в юридических и нормативных терминах, чтобы ускорить развертывание.Сеть хранения электроэнергии, отраслевой орган, поддерживает этот шаг.

Правительство Великобритании заявило, что при реагировании на спрос поставщики должны иметь более легкий доступ к ряду рынков, чтобы они могли честно конкурировать с крупными производителями, включая балансирующий рынок, вспомогательные услуги и рынок мощности. Есть опасения по поводу того, должны ли поставщики хранилищ и реагирования на спрос иметь доступ к таким же длительным контрактам на рынке мощности, что и новые дизельные генераторы. В этой области реакция должна длиться более часа, а батареи менее экономичны.

В ноябре 2016 года Европейская комиссия признала накопление энергии ключевым инструментом гибкости, который потребуется в будущем. Было предложено новое определение хранения электроэнергии, включающее «откладывание количества электроэнергии, которая была произведена до момента использования, либо в качестве конечной энергии, либо преобразована в другой энергоноситель», например, газ. Это привело к тому, что концепции преобразования энергии в газ (P2G) были включены в нормативное определение хранения энергии, так что избыточная энергия от прерывистых возобновляемых источников энергии может быть преобразована путем электролиза в водород, который может быть добавлен в обычную газораспределительную сеть (до 20%, хотя менее разрешено в большинстве стран) или продается напрямую.Таким образом, электролизеры могут предоставлять дополнительные сетевые услуги, за которые им платят. Изменение определения P2G с простой нагрузки на хранилище имеет последствия как для электрических сетей, так и для сокращения выбросов CO ₂ , возникающих из газа. Электролизеры P2G можно рассматривать как часть сети, а не просто конечных пользователей.

Компания ITM Power, которая разрабатывает электролизеры для систем P2G, предлагает построить в Великобритании ряд заправочных станций водородом для автомобилей на топливных элементах, которые будут выполнять некоторую функцию балансировки сети.В марте 2017 года их работало четыре, при этом производство водорода было рассчитано на поглощение избыточной энергии из сети. Правительство Великобритании хочет 65 водородных заправочных станций к 2020 году. Каждая из них имеет мощность от 200 до 250 кВт, поэтому необходимо несколько из них, чтобы иметь возможность участвовать в торгах на улучшенную частотную характеристику (минимум 3 МВт).

Электролизеры с полимерными электролитными мембранами (PEM)

теперь доступны по цене около 1 миллиона евро за МВт, с меньшей площадью основания и более быстрым откликом, чем альтернативы, что позволяет балансировать сеть и аккумулировать энергию.В 2015 году в Германии было сокращено производство электроэнергии из возобновляемых источников на 4,7 ТВт-ч.

Масштабное хранение водорода и его передача на большие расстояния предполагаются путем преобразования в аммиак, который на практике является более энергоемким.

Для получения дополнительной информации см. Веб-сайт Ассоциации хранения энергии или Европейскую ассоциацию хранения энергии (EASE).

Накопительный гидроаккумулятор

В некоторых местах гидроаккумулятор используется для выравнивания суточной генерирующей нагрузки путем перекачки воды на высокую водохранилище в непиковые часы и в выходные дни, используя избыточную мощность базовой нагрузки от недорогих угольных или ядерных источников.В часы пик эта вода может быть выпущена через турбины в нижний резервуар для выработки гидроэлектроэнергии, преобразовывая потенциальную энергию в электричество. Реверсивные агрегаты насос-турбина / мотор-генератор могут действовать как насосы, так и турбины *. Системы гидроаккумуляции могут быть эффективными при удовлетворении изменений пикового спроса из-за быстрого увеличения или уменьшения объемов производства и прибыльными из-за разницы между пиковыми и внепиковыми оптовыми ценами. Основная проблема, помимо воды и высоты, — это эффективность в оба конца, которая составляет около 70%, так что на каждый входной МВтч только 0.Восстановлено 7 МВтч. Кроме того, в относительно небольшом количестве мест есть возможности для установки гидроаккумулирующих плотин вблизи мест, где требуется электроэнергия.

* Турбины Фрэнсиса широко используются для гидроаккумулирования, но имеют предел гидравлического напора около 600 м.

Большая часть гидроаккумулирующих мощностей связана с установленными гидроэлектростанциями на реках, где вода перекачивается обратно на высокие водохранилища. Такие гидроагрегаты с плотиной могут быть дополнены речной гидроаккумулирующей гидроаппаратурой. Для этого требуются пары небольших резервуаров на холмистой местности, соединенных трубой с насосом и турбиной.

Эта схема проекта Гордон Бьютт типична для водохранилища с гидроаккумулятором (Гордон Бьютт)

Международная ассоциация гидроэнергетики имеет инструмент отслеживания, который отображает местоположение и мощность существующих и планируемых проектов гидроаккумуляции.

Насосные хранилища используются с 1920-х годов, и сегодня по всему миру установлено около 160 ГВт гидроаккумулирующих устройств, включая 31 ГВт в США, 53 ГВт в Европе и Скандинавии, 27 ГВт в Японии и 23 ГВт в Китае.Это составляет около 500 ГВт-ч, которые могут храниться — это около 95% крупномасштабных хранилищ электроэнергии в мире в середине 2016 года и 72% этой мощности, которая была добавлена ​​в 2014 году. IRENA сообщает, что 96 ТВт-ч было использовано из гидроаккумулирующих хранилищ 2015. В отчете World Energy Outlook 2016 Международного энергетического агентства, согласно прогнозам , к 2040 году будет добавлено 27 ГВт гидроаккумулирующих мощностей, в основном в Китае, США и Европе.

Для речных гидроаккумуляторов парные водохранилища обычно должны иметь перепад высот не менее 300 метров.Заброшенные подземные шахты имеют определенный потенциал в качестве участков. В испанском регионе Леон Navaleo планирует построить гидроаккумуляторную систему на бывшей угольной шахте с напором 710 м и мощностью 548 МВт, возвращая в сеть 1 ТВт-ч в год.

В отличие от ветровой и солнечной энергии, поступающей в энергосистему, гидроэнергетика является синхронной и поэтому предоставляет вспомогательные услуги в сети передачи, такие как регулирование частоты и обеспечение реактивной мощности. В проекте гидроаккумулирующего оборудования обычно требуется от 6 до 20 часов хранения в гидравлическом резервуаре для эксплуатации, по сравнению с гораздо меньшим сроком для аккумуляторов.В гидроаккумулирующих системах обычно хранится более 100 МВтч энергии.

Накопительный гидроаккумулятор лучше всего подходит для обеспечения пиковой нагрузкой системы, состоящей в основном из ископаемого топлива и / или ядерной генерации по низкой цене. Он гораздо менее подходит для замены периодической, внеплановой генерации, такой как ветер, когда доступность избыточной энергии нерегулярна и непредсказуема.

Самое крупное гидроаккумулирующее предприятие находится в Вирджинии, США, мощностью 3 ГВт и 30 ГВт-ч накопленной энергии.Однако полезные объекты могут быть совсем небольшими. Они также не должны быть дополнительными к основным гидроэлектростанциям, но могут использовать любую разницу в высоте между верхним и нижним резервуарами более 100 метров, если не слишком далеко друг от друга. На Окинаве морская вода перекачивается в резервуар на вершине утеса. В Австралии вышедшая из употребления подземная шахта рассматривалась как нижний резервуар. Израиль планирует построить систему с двумя резервуарами Kokhav Hayarden мощностью 344 МВт.

В Монтане, США, в рамках проекта гидроаккумулирующей гидроаккумулирующей станции Gordon Butte мощностью 4 x 100 МВт в центральной части штата будет использоваться избыточная мощность 665 МВт ветряных турбин штата, хотя это менее предсказуемо, чем непиковая мощность. предназначен для питания базовой нагрузки.Absaroka Energy построит водохранилище на высоте 312 метров над нижним водохранилищем с 2018 года. Ожидается, что компания будет поставлять 1300 ГВт-ч в год в дополнение к ветровым и вспомогательным услугам.

Ожидается, что в 2018 году в Германии будет введен в эксплуатацию ветроэнергетический проект Gaildorf около Мюнстера. Он включает 13,6 МВтэ ветряных турбин и 16 МВтэ гидроаккумулирующих мощностей.

Аккумуляторные системы накопления энергии

Батареи накапливают и выделяют энергию электрохимическим способом.Требования к аккумулятору: высокая плотность энергии, высокая мощность, длительный срок службы (циклы заряда-разряда), высокая эффективность в оба конца, безопасность и конкурентоспособная стоимость. Другими переменными являются продолжительность разряда и скорость заряда. Среди этих критериев делаются различные компромиссы, подчеркивая ограничения аккумуляторных систем хранения энергии (BESS) по сравнению с управляемыми источниками генерации. Также возникает вопрос об отдаче вложенной энергии (EROI), который остро относится к тому, как долго батарея находится в эксплуатации и как ее эффективность в оба конца сохраняется в течение этого периода.

Батареям требуется система преобразования энергии (PCS), включая инвертор, для подключения к нормальной системе переменного тока. Это добавляет около 15% к базовой стоимости батареи.

Различные мегаваттные проекты доказали, что батареи хорошо подходят для сглаживания колебаний мощности ветряных и солнечных систем в течение нескольких минут и даже часов для кратковременной интеграции этих возобновляемых источников энергии в сеть. Они также показали, что аккумуляторы могут реагировать быстрее и точнее, чем обычные ресурсы, такие как прядильные резервы и пиковые установки.В результате большие аккумуляторные батареи становятся предпочтительной технологией стабилизации для кратковременной интеграции возобновляемых источников энергии. Это функция мощности, а не в первую очередь накопления энергии. Спрос на него намного ниже, чем на хранение энергии — Калифорнийский ISO оценил его пиковую потребность в регулировании частоты в 2018 году в 2000 МВт из всех источников.

Интеллектуальные сети Большое внимание уделяется хранению аккумуляторов в связи с интеллектуальными сетями. Интеллектуальная сеть — это электросеть, которая оптимизирует энергоснабжение за счет использования информации о спросе и предложении. Это достигается с помощью сетевых функций управления устройствами с коммуникационными возможностями, такими как интеллектуальные счетчики.

В 2015 году на литий-ионные батареи приходилось 51% недавно объявленной емкости систем накопления энергии (ESS) и 86% установленной мощности ESS. В 2015 году в мире было объявлено о введении около 1 653 МВт новых мощностей ESS, из которых чуть более одной трети поступит из Северной Америки. Литий-ионные аккумуляторы — самая популярная технология для распределенных систем хранения энергии (Navigant Research).Литий-ионные батареи имеют КПД постоянного тока в оба конца 95%, снижаясь до 85% при преобразовании тока в переменный ток для сети. Срок службы их составляет 10-20 лет, в зависимости от использования.

На бытовом уровне за счетчиком * продвигается аккумуляторная батарея. Между солнечными фотоэлектрическими батареями и батареями существует очевидная совместимость, поскольку они являются постоянным током. В Германии, где коэффициент мощности солнечных батарей составляет в среднем 10,7%, 41% новых солнечных фотоэлектрических установок в 2015 году были оснащены резервными аккумуляторными батареями, по сравнению с 14% в 2014 году. Это увеличение как в бытовых, так и в подключенных к сети фотоэлектрических системах поощряется Банком развития KfW, который организует государственные ссуды под низкие проценты и помощь в окупаемости, покрывающую до 25% требуемых инвестиционных затрат. KfW требует, чтобы для потребления и хранения на месте использовалось достаточное количество фотоэлектрической электроэнергии, чтобы не более половины выработки доходило до сети передачи. Таким образом, утверждается, что сеть может выдерживать от 1,7 до 2,5 раз больше обычной солнечной мощности без перегрузки.В 2016 году в Германии было зарегистрировано 200 МВт-ч установленной емкости хранения.

* Фотоэлектрические системы для домашних хозяйств и малых предприятий не являются частью системы распределения, но в основном являются внутренними по отношению к помещениям, при этом большая часть генерируемой энергии используется там, а часть, возможно, экспортируется в систему через счетчик, который первоначально измерял мощность, потребляемую из сети для зарядки за.

Более одной трети «аккумуляторных батарей» мощностью 1,5 ГВт в 2015 году составляли литий-ионные батареи, а 22% — натриево-серные батареи.Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) оценивает, что миру требуется 150 ГВт аккумуляторных батарей для достижения желаемой цели IRENA по выработке 45% электроэнергии из возобновляемых источников к 2030 году. В Великобритании требуется около 2 ГВт для быстрого регулирования частоты в 45 Система GWe, и National Grid тратит на это от 160 до 170 миллионов фунтов стерлингов в год. В Германии установленная аккумуляторная батарея общего пользования увеличилась с примерно 120 МВт в 2016 году до примерно 225 МВт в 2017 году.

Большой BESS — это литий-ионная система Toshiba мощностью 40 МВт / 20 МВтч на подстанции Ниси-Сендай компании Tohoku Electric Power Company в Японии, введенная в эксплуатацию в начале 2015 года, и San Diego Gas & Electric имеет литий-ионную систему мощностью 30 МВт / 120 МВтч. BESS в Эскондидо, Калифорния. Также STEAG Energy Services запустила программу литий-ионных аккумуляторов мощностью 90 МВт в Германии (см. Ниже), а Эдисон строит объект мощностью 100 МВт в Лонг-Бич, Калифорния.

В Южной Австралии литий-ионная система Tesla 100 МВт / 129 МВтч была установлена ​​рядом с ветряной электростанцией Neoen в Хорнсдейле (309 МВт (эл.)) Недалеко от Джеймстауна — Hornsdale Power Reserve (HPR). Около 70 МВт мощности передано по контракту с правительством штата для обеспечения стабильности сети и безопасности системы, включая вспомогательные услуги управления частотой (FCAS) через платформу Tesla Autobidder в сроки от шести секунд до пяти минут.Остальные 30 МВт мощности предназначены для хранения в течение трех часов и используются Neoen для переключения нагрузки на соседнюю ветряную электростанцию. Он доказал свою способность очень быстро реагировать на FCAS, обеспечивая до 8 МВт в течение примерно 4 секунд, прежде чем более медленный FCAS сработает, когда частота упадет ниже 49,8 Гц. В 2020 году проект был расширен на 50 МВт / 64,5 МВтч за 79 миллионов австралийских долларов, так что теперь он обеспечивает примерно половину виртуальной инерции, необходимой в штате для FCAS.

Существует несколько типов литий-ионных аккумуляторов, некоторые с высокой плотностью энергии и быстрой зарядкой для автомобилей (электромобилей), другие, такие как литий-фосфат железа (LiFePO ₄ , сокращенно LFP), более тяжелые, менее энергоемкие. плотный и с более длительным сроком службы.Концепции длительного хранения включают в себя перепрофилирование использованных аккумуляторов электромобилей — вторичных аккумуляторов.

Натрий-серные (NaS) аккумуляторы используются уже 25 лет и хорошо зарекомендовали себя, хотя и дороги. Они также должны работать при температуре около 300 ° C, что означает некоторое потребление электроэнергии в простое. Система Vaca-Dixon NaS BESS 2 МВт / 14 МВтч от PG&E стоила около 11 миллионов долларов (5500 долларов за кВт, по сравнению с примерно 200 долларами за кВт, которые PG&E оценили как безубыточные затраты в 2015 году). Срок службы около 4500 циклов.Эффективность приема-передачи в 18-месячном испытании составила 75%. Блок 4,4 МВт / 20 МВтч строится компанией EWE в Вареле в Нижней Саксонии на севере Германии для ввода в эксплуатацию в конце 2018 года. (Он является частью установки с литий-ионной батареей 7,5 МВт / 2,5 МВтч, весь завод стоимостью 24 миллиона евро.)

Батареи проточных элементов с окислительно-восстановительным потенциалом (RFB), разработанные в 1970-х годах, содержат два жидких электролита, разделенных мембраной, чтобы получить положительные и отрицательные полуэлементы, каждая с электродом, обычно углеродным. Разница напряжений между 0.5 и 1,6 вольт в водных системах. Они заряжаются и разряжаются в результате обратимой реакции окисления-восстановления через мембрану. Во время процесса зарядки ионы окисляются на положительном электроде (высвобождение электронов) и восстанавливаются на отрицательном электроде (поглощение электронов). Это означает, что электроны перемещаются от активного материала (электролита) положительного электрода к активному материалу отрицательного электрода. При разряде процесс меняется на противоположный и высвобождается энергия. Активные материалы представляют собой окислительно-восстановительные пары, i.е. химических соединений, способных поглощать и выделять электроны.

Ванадиевые проточные окислительно-восстановительные батареи (VRFB или V-flow) используют ванадий с несколькими степенями окисления для хранения и высвобождения зарядов. Они подходят для больших стационарных приложений, с длительным сроком службы (около 15 000 циклов), полным разрядом и низкой стоимостью киловатт-часа по сравнению с литий-ионными при ежедневном или более частом циклировании. Батареи V-flow становятся более рентабельными, чем больше продолжительность хранения и больше потребляемая мощность и энергия.Также они работают при температуре окружающей среды, поэтому менее подвержены возгоранию, чем литий-ионные. По стоимости и масштабу проточные ванадиевые батареи находят применение в основных сетях и в промышленности.

С помощью RFB можно отдельно масштабировать энергию и мощность. Мощность определяет размер ячейки или количество ячеек, а энергия определяется количеством носителя для хранения энергии. Это позволяет лучше адаптировать проточные окислительно-восстановительные батареи к конкретным требованиям, чем другие технологии. Теоретически не существует ограничений на количество энергии, и часто конкретные инвестиционные затраты снижаются с увеличением отношения энергия / мощность, поскольку носитель энергии обычно имеет сравнительно низкие затраты.

Общий вывод испытания PG&E заключался в том, что, если батареи будут использоваться для арбитража энергии, они должны быть размещены вместе с ветряными или солнечными фермами — часто вдали от основного центра нагрузки. Однако, если они будут использоваться для регулирования частоты, их лучше расположить поблизости от городских или промышленных центров нагрузки. Поскольку поток доходов от управления частотой намного лучше, чем арбитраж, коммунальные предприятия обычно предпочитают центр города, а не удаленные места для активов, которыми они владеют.

Стоимость литий-ионных аккумуляторов

упала на две трети в период с 2000 по 2015 год, примерно до 700 долларов за кВт · ч, что обусловлено рынком транспортных средств, и к 2025 году прогнозируется дальнейшее снижение стоимости вдвое. такая же ставка, а в 2015 г. добавила около 15% к стоимости аккумуляторов для неавтомобильных приложений.

Материалы литий-ионных батарей

Поскольку использование литий-ионных батарей увеличилось, а прогнозы на будущее еще больше увеличились, внимание переключилось на источники материалов. Литий — довольно распространенный элемент, и в 2017 году около 39% мировых поставок приходилось на батареи. Большая часть поставок поступает из Австралии и Южной Америки. См. Также сопутствующий информационный документ о литии. Электродные материалы литий-ионных аккумуляторов также пользуются спросом, особенно кобальт, никель и графит. Графит в основном производится в Китае — 1,8 миллиона тонн в 2015 году из примерно 2,1 миллиона тонн. Кобальт в основном добывается в Конго (ДРК) — 83 529 тонн в 2015 году, затем следуют Новая Каледония (11 200 тонн), Китай (9600 тонн), Канада (7500 тонн), Австралия (6000 тонн) и Филиппины ( 4000 т). Ресурсы в основном находятся в ДРК и Австралии. Никель производится во многих странах, ресурсы его ресурсы широко распространены. Переработка этих материалов из старых батарей стоит дорого.

Суперконденсаторы

Конденсатор накапливает энергию за счет статического заряда, в отличие от электрохимической реакции.Суперконденсаторы очень большие и используются для накопления энергии, подвергаясь частым циклам зарядки и разрядки при высоком токе и короткой продолжительности. Они эволюционировали и перешли в аккумуляторную технологию с использованием специальных электродов и электролита. Они работают от 2,5-2,7 вольт и заряжаются менее чем за десять секунд. Разряд длится менее 60 секунд, и напряжение постепенно падает. Удельная энергия суперконденсаторов достигает 30 Втч / кг, что намного меньше, чем у литий-ионной батареи.

Стабилизаторы синхронные вращающиеся

Чтобы компенсировать отсутствие синхронной инерции в генерирующей установке, когда существует высокая зависимость от источников ветра и солнца, к системе могут быть добавлены синхронные конденсаторы, также известные как вращающиеся стабилизаторы.Они используются для управления частотой и напряжением там, где необходимо повысить стабильность сети из-за высокой доли переменного возобновляемого источника. Они обеспечивают надежную синхронную инерцию и могут помочь стабилизировать отклонения частоты за счет генерации и поглощения реактивной мощности. Они не являются хранилищами энергии в обычном смысле и описаны на информационной странице «Возобновляемые источники энергии и электричество».

Аккумуляторные системы по всему миру

Европа

Общая установленная мощность не связанных с ГЭС в Европе достигла 2. По данным Европейской ассоциации накопителей энергии, до 7 ГВтч в конце 2018 года и прогнозируется на уровне 5,5 ГВтч к концу 2020 года. Сюда входят бытовые системы, на которые приходится более одной трети добавлений 2019-20 годов. EDF планирует к 2035 году иметь 10 ГВт аккумуляторных батарей по всей Европе. В марте 2020 года Total запустила проект литий-ионных аккумуляторов 25 МВт / 25 МВт-ч в Мардике недалеко от Дюнкерка, который станет «крупнейшим во Франции».

Первый из шести запланированных литий-ионных энергоблоков STEAG мощностью 15 МВт в программе стоимостью 100 млн евро и мощностью 90 МВт был запущен в июне 2016 года на угольном предприятии в Люнене в Германии.Чтобы иметь право на коммерческую эксплуатацию, батареи должны отвечать на автоматические вызовы в течение 30 секунд и быть способными питаться в течение минимум 30 минут.

В Германии RWE инвестировала 6 миллионов евро в литий-ионную аккумуляторную систему мощностью 7,8 МВт / 7 МВт-ч на своей электростанции Herdecke недалеко от Дортмунда, где коммунальное предприятие эксплуатирует гидроаккумулирующую установку. Работает с 2018 года.

В Германии в 2015 году в Фельдхайме, Бранденбург, была введена в эксплуатацию литий-ионная аккумуляторная система мощностью 10 МВт / 10,8 МВтч.Он имеет 3360 литий-ионных модулей от LG Chem в Южной Корее. Батарейный блок стоимостью 13 миллионов евро хранит электроэнергию, вырабатываемую местной ветряной электростанцией мощностью 72 МВт, и был построен для стабилизации энергосистемы TSO 50Hertz Transmission. Он также участвует в еженедельных торгах на получение первичного контрольного резерва.

Голландское коммунальное предприятие Eneco и Mitsubishi, как EnspireME, установили литий-ионную батарею 48 МВт / 50 МВтч в Ярделунде на севере Германии. Батарея предназначена для обеспечения первичного резерва в сети и повышения стабильности сети в регионе с множеством ветряных турбин и проблемами с перегрузкой сети.

Сообщается, что

немецких оператора аккумуляторных систем, которые еженедельно выставляют заявки на первичный резервный рынок, получили среднюю цену 17,8 евро / МВтч за 18 месяцев до ноября 2016 года.

В Испании Acciona ввела в эксплуатацию ветряную электростанцию ​​с BESS в мае 2017 года. Завод Acciona оснащен двумя литий-ионными аккумуляторными системами Samsung, одна из которых обеспечивает 1 МВт / 390 кВтч, а другая — 0,7 МВт / 700 кВтч, подключенная к 3 МВт. ветряк и по сети. У обоих, похоже, есть частотная характеристика как часть их роли.

В мае 2016 года Fortum в Финляндии заключила контракт с французской компанией по производству аккумуляторов Saft на поставку системы накопления энергии на литий-ионных аккумуляторах мощностью 2 миллиона евро для своей электростанции Суоменоя в рамках крупнейшего пилотного проекта BESS в странах Северной Европы. Он будет иметь номинальную мощность 2 МВт и может хранить 1 МВт-ч электроэнергии, которая будет предложена TSO для регулирования частоты и сглаживания мощности. Это похоже на систему, действующую в регионе Об во Франции, соединяющую две ветряные электростанции общей мощностью 18 МВт.С 2012 года Saft развернула аккумуляторные батареи мощностью более 80 МВт.

В Великобритании в августе 2019 года было заявлено, что аккумуляторные батареи на 475 МВт были введены в эксплуатацию. В этом случае 11 проектов варьировались от 10 до 87 МВт, большинство из которых имеют контракты с улучшенной частотной характеристикой.

Компания возобновляемых источников энергии RES обеспечивает 55 МВт динамической частотной характеристики от литий-ионной аккумуляторной батареи до National Grid. ВИЭ уже эксплуатирует более 100 МВт / 60 МВтч аккумуляторных батарей, в основном в Северной Америке.

В марте 2020 года финская компания Wartsila выиграла контракт на поставку двух литий-ионных батарей мощностью 50 МВт для компании EDF Pivot Power, поскольку она приступает к реализации программы хранения 2 ГВт для сети сетевых батарей для вспомогательных сетевых услуг и зарядки электромобилей.Третья батарея мощностью 50 МВт в Саутгемптоне принадлежит компании Downing LLP. EDF Energy Renewables имеет проект по хранению аккумуляторных батарей мощностью 49 МВт для National Grid на площадке EDF Energy в Вест-Бертоне в Северном Йоркшире.

Заместитель министра энергетики Великобритании Эмбер Радд посетила предприятие в Лейтон-Баззард в 2014 году (UK Power Networks)

В Северной Ирландии американский производитель AES завершил строительство массива накопителей энергии 10 МВт / 5 МВт-ч на своей электростанции Килрут в Каррикфергусе.Система состоит из более чем 53 000 литий-ионных батарей, размещенных в 136 отдельных узлах с системой управления, которая реагирует на изменения в сети менее чем за секунду. Это самая крупная передовая система хранения энергии в Соединенном Королевстве и Ирландии и единственная такая система в масштабе передачи согласно AES. Компания хочет построить массив хранения мощностью до 100 МВт, обеспечивая экономию системы в размере 8,5 миллионов фунтов стерлингов в год, «заменяя неуместные резервные теплоцентрали и способствуя более полной интеграции существующих возобновляемых источников энергии».

В Великобритании, на Оркнейских островах, работает система хранения литий-ионных аккумуляторов мощностью 2 МВт / 500 кВтч. На этой электростанции в Киркволле используются батареи Mitsubishi в двух транспортных контейнерах по 12,2 метра, а также энергия от ветряных турбин.

В Сомерсете компания Cranborne Energy Storage имеет литий-ионную систему хранения Tesla Powerpack мощностью 250 кВт / 500 кВтч, связанную с солнечной фотоэлектрической установкой мощностью 500 кВт. Tesla утверждает, что блоки питания могут быть сконфигурированы для подачи мощности и мощности в сеть в качестве отдельного актива, предлагая услуги регулирования частоты, напряжения и вращающегося резерва.Стандартный промышленный блок питания Tesla составляет 50 кВт / 210 кВтч с КПД в оба конца 88%.

В Великобритании компания Statoil заказала проект литий-ионной аккумуляторной системы мощностью 1 МВтч, Batwind, в качестве берегового хранилища для морского проекта Hywind мощностью 30 МВт в Питерхеде, Шотландия. С 2018 года он должен хранить избыточную продукцию, снижать затраты на балансировку и позволять проекту регулировать собственное энергоснабжение и фиксировать пиковые цены посредством арбитража.

Северная Америка

В ноябре 2016 года Pacific Gas & Electricity Co (PG&E) сообщила о 18-месячном демонстрационном проекте по изучению производительности аккумуляторных систем хранения, участвующих в рынках электроэнергии Калифорнии.В рамках проекта, начатого в 2014 году, использовались натрий-серные аккумуляторные батареи компании PG&E мощностью 2/14 МВт / ч Vaca-Dixon и 4 МВт Yerba Buena для предоставления энергии и вспомогательных услуг на рынках независимого системного оператора Калифорнии (CAISO), контролируемых CAISO на этом оптовом рынке. . Пилотный проект Yerba Buena BESS стоимостью 18 миллионов долларов был запущен PG&E в 2013 году при поддержке Калифорнийской энергетической комиссии в размере 3,3 миллиона долларов. Vaca-Dixon BESS связана с солнечной электростанцией PG&E в округе Солано.

Отчет PG&E показал, что батареи все еще далеки от рентабельности, даже если предположить, что срок службы батареи составляет 20 лет.Используемая для энергетического арбитража (взимание платы при низкой цене и разгрузка при высокой цене) установка на 6 МВт почти не покрывала операционные расходы. Достигнутый запас в стоимости арбитража мощности был израсходован на 25% потерь мощности между циклами из-за неэффективности зарядки и разрядки, а также на энергию, необходимую для поддержания рабочих температур батарей (300 ° C). Было подтверждено оптимальное использование BESS в качестве частотного регулирования, при этом батареи поддерживались наполовину заряженными и готовыми к зарядке или разрядке, что необходимо для компенсации несоответствий между генерацией и нагрузкой.Время ответа очень быстрое и, следовательно, очень ценно для CAISO (или любого TSO). При использовании полностью для регулирования частоты хранилище мощностью 2 МВт принесло почти 35 000 долларов в месяц — лучше, чем при альтернативном использовании, но все же невысоко окупаемость инвестиций в размере 11 миллионов долларов. Оперативный контроль оказался чрезвычайно сложным. PG&E сообщила Ассамблее Калифорнии: «В соответствии с законопроектом 2514 о собрании Калифорнии и его требованиями о закупке коммунальными предприятиями 1,3 гигаватт накопительной энергии, налогоплательщики Калифорнии могли рассчитывать заплатить миллиарды долларов за развертывание и эксплуатацию этих ресурсов. ”

В 2017 году PG&E будет использовать батарею Yerba Buena для другой демонстрации технологии, включающей координацию сторонних распределенных энергоресурсов (DER), таких как солнечная энергия для жилых и коммерческих помещений, с использованием интеллектуальных инверторов и аккумуляторов, контролируемых с помощью распределенного управления энергетическими ресурсами система (ДЕРМС).

В августе 2015 года GE заключила контракт на строительство литий-ионной аккумуляторной батареи мощностью 30 МВт / 20 МВт-ч для Coachella Energy Storage Partners (CESP) в Калифорнии, в 160 км к востоку от Сан-Диего.Объект мощностью 33 МВт был завершен ZGlobal в ноябре 2016 года и будет способствовать гибкости сети и повышению надежности в сети Imperial Irrigation District, обеспечивая линейное изменение мощности солнечной энергии, частотное регулирование, балансировку мощности и возможность запуска с нуля для соседней газовой турбины.

San Diego Gas & Electric имеет литий-ионный BESS мощностью 30 МВт / 120 МВт-ч в Эскондидо, построенный AES Energy Storage и состоящий из 24 контейнеров, вмещающих 400 000 батарей Samsung в почти 20 000 модулей. Он обеспечит вечерний пиковый спрос и частично заменит хранилище газа в каньоне Алисо в 200 км к северу, которое пришлось закрыть в начале 2016 года из-за крупной утечки.(Он использовался для выработки газа при пиковых нагрузках.)

Аккумуляторный комплекс SDG&E мощностью 30 МВт в Эскондидо, Калифорния. (Фото: San Diego Gas & Electric)

Southern California Edison строит аккумуляторную установку мощностью 100 МВт / 400 МВтч, которая будет введена в эксплуатацию в 2021 году и будет включать 80 000 литий-ионных батарей в контейнерах. Еще один крупный предложенный проект SCE — это хранилище 20 МВт / 80 МВтч для компании AltaGas Pomona Energy на ее заводе, работающем на природном газе в Сан-Габриэль.

Крупный проект — проект по хранению литий-ионных аккумуляторов 8 МВт / 32 МВтч в Южной Калифорнии, Эдисон, стоимостью 50 миллионов долларов США, в сочетании с ветряной электростанцией мощностью 4500 МВт с использованием 10872 модулей по 56 ячеек каждый от LG Chem, которые могут обеспечивать мощность 8 МВт в течение четырех часов. . В 2016 году Tesla заключила контракт на поставку литий-ионной аккумуляторной системы мощностью 20 МВт / 80 МВт-ч для подстанции Мира Лома в Южной Калифорнии, Эдисон, чтобы удовлетворить суточный пиковый спрос.

Очень большая аккумуляторная система была одобрена для газовой электростанции Vistra Moss Landing в округе Монтерей, Калифорния.В конечном итоге это может составить 1500 МВт / 6000 МВтч, начиная с 182,5 МВт / 730 МВтч в 2021 году. Он будет использовать мегапакеты мощностью 256 Тесла’3 МВтч. В остальном планы предварительные. Vistra планирует 300 МВт / 1200 МВтч в другом месте.

Сообщается, что

Tesla планирует вывести 50 ГВтч в сети к началу 2020-х годов.

Ветряная электростанция Laurel Mountain мощностью 98 МВт в Западной Вирджинии использует многофункциональную подключенную к сети BESS на 32 МВт / 8 МВт-ч. Завод отвечает за регулирование частоты и стабильность сети на рынке PJM, а также за арбитраж.Литий-ионные батареи были произведены компанией A123 Systems, и после ввода в эксплуатацию в 2011 году они были крупнейшими литий-ионными BESS в мире.

В декабре 2015 года EDF Renewable Energy ввела в эксплуатацию свой первый проект BESS в Северной Америке с гибкой мощностью 40 МВт (паспортная табличка 20 МВт) в сетевой сети PJM в Иллинойсе для участия в регулировании и рынках мощности. Литий-ионные батареи и силовая электроника были поставлены BYD America и состоят из 11 контейнерных блоков общей мощностью 20 МВт.Компания разрабатывает проекты хранения более 100 МВт в Северной Америке.

E.ON North America устанавливает две системы краткосрочных литий-ионных батарей мощностью 9,9 МВт для своих ветряных электростанций Pyron и Inadale в качестве хранилищ Texas Waves в Западном Техасе. Назначение в основном для вспомогательных услуг. Проект следует за Iron Horse мощностью 10 МВт около Тусона, Аризона, рядом с солнечной батареей мощностью 2 МВт.

SolarCity использует 272 блока питания Tesla Powerpacks (литий-ионная система хранения) для своего проекта солнечных панелей на острове Кауаи мощностью 13 МВт / 52 МВт-ч на Гавайях, чтобы удовлетворить вечерний пик спроса. Электроэнергия поставляется коммунальному кооперативу острова Кауаи (KIUC) по цене 13,9 цента / кВтч в течение 20 лет. KIUC также вводит в эксплуатацию проект с солнечной электростанцией мощностью 28 МВт и системой аккумуляторных батарей 20 МВт / 100 МВтч.

Компания Toshiba поставила большой BESS для Гамильтона, штат Огайо, состоящий из литий-ионных батарей 6 МВт / 2 МВтч. Заявленный срок службы более 10 000 циклов заряда-разряда.

Powin Energy и Hecate Energy строят два проекта общей мощностью 12,8 МВт / 52,8 МВтч в Онтарио для Независимого оператора электроэнергетической системы.Батарейный блок Powin’s Stack 140 мощностью 2 МВтч будет включать системы в Китченере (20 массивов) и Стратфорде (6 массивов).

Крупный аккумулятор электроэнергии для коммунальных предприятий представляет собой натриево-серную (NaS) батарею мощностью 4 МВт, которая обеспечивает повышенную надежность и качество электроэнергии для города Президио в Техасе. В начале 2010 года на него было подано питание, чтобы обеспечить быстрое резервирование ветровой мощности в местной энергосистеме ERCOT. Натрий-серные батареи широко используются в других странах для аналогичных функций.

в Анкоридже, Аляска, 2 МВт / 0.Аккумуляторная система мощностью 5 МВтч дополнена маховиком для использования энергии ветра.

Avista Corp в штате Вашингтон, северо-запад США, покупает ванадиевую проточную батарею с окислительно-восстановительным потенциалом мощностью 3,6 МВт (VRFB) для балансировки нагрузки за счет возобновляемых источников энергии.

ISO

Онтарио заключил контракт с ViZn Energy Systems на поставку цинк-железной проточной батареи окислительно-восстановительного потенциала мощностью 2 МВт.

Восточная Азия

Национальная комиссия Китая по развитию и реформе (NDRC) призвала к установке нескольких 100-мегаваттных ванадиевых окислительно-восстановительных батарей (VRFB) мощностью 100 МВт к концу 2020 г. Блок накопителя энергии с маховиком класса MW / 1000 MJ, системы накопления энергии на литий-ионных батареях 100 MW и новый тип накопителя расплавленной соли большой емкости).

Rongke Power устанавливает VRFB мощностью 200 МВт / 800 МВт-ч в Даляне, Китай, утверждая, что он является крупнейшим в мире. Он предназначен для удовлетворения пикового спроса, уменьшения количества отключений от близлежащих ветряных электростанций, повышения стабильности сети и обеспечения пусковой мощности с нуля с середины 2019 года. Rongke планирует производить 2 ГВт / год на заводе в 2020-х годах. Пу Ненг в Пекине планирует крупномасштабное производство VRFB, и в ноябре 2017 года получил контракт на строительство блока 400 МВтч. Sumitomo поставила VRFB мощностью 15 МВт / 60 МВт-ч для Hepco в Японии, введенная в эксплуатацию в 2015 году.

Китайская компания VRB Energy разрабатывает несколько проектов по производству проточных батарей: провинция Цинхай, 2 МВт / 10 МВтч для ветровой интеграции; Провинция Хубэй, интеграция фотоэлектрических систем мощностью 10 МВт / 50 МВтч увеличивается до 100 МВт / 500 МВтч; Провинция Ляньлун, интеграция возобновляемых источников энергии 200 МВт / 800 МВтч; Интеграция оффшорной ветроэнергетики Jiangsu 200 MW / 1000 MWh.

Hokkaido Electric Power заключила с Sumitomo Electric Industries контракт на поставку системы хранения энергии от проточных аккумуляторных батарей для ветряной электростанции на севере Японии. Это будет ванадиевая проточная окислительно-восстановительная батарея (VRFB) мощностью 17 МВт / 51 МВтч, способная хранить три часа, которая должна быть введена в эксплуатацию в 2022 году на заводе Abira, с расчетным сроком службы 20 лет.На Хоккайдо уже работает VRFB мощностью 15 МВт / 60 МВт-ч, также построенная Sumitomo Electric в 2015 году.

Австралия

В Южной Австралии Hornsdale Power Reserve представляет собой литий-ионную систему Tesla мощностью 150/194 МВтч рядом с ветряной электростанцией Neoen в Хорнсдейле (309 МВт (эл.)) Недалеко от Джеймстауна. Около 70 МВт мощности передано по контракту с правительством штата для обеспечения стабильности сети и безопасности системы, включая вспомогательные услуги по контролю частоты (FCAS). Более подробная информация приведена в разделе « Аккумуляторные системы хранения энергии » выше.

В Виктории Неоен планирует установить батарею Tesla мощностью 300 МВт / 450 МВтч недалеко от Джилонга. У него есть контракт на сетевые услуги на 250 МВт с Австралийским оператором энергетического рынка (AEMO), чтобы помочь в стабильности сети и «разблокировать больше возобновляемой энергии» с FCAS. Ожидается, что он будет онлайн к 2022 году.

Neoen построила батарею 20 МВт / 34 МВтч в дополнение к ветряной электростанции 196 МВт в Ставелле, Виктория, для Bulgana Green Power Hub.

В Виктории аккумуляторная батарея мощностью 30 МВт / 30 МВтч, поставляемая Fluence, находится недалеко от Балларата, а в Ганнаварре, недалеко от Керанга, с 2018 года батарея Tesla Powerpack мощностью 25 МВт / 50 МВтч интегрирована с солнечной фермой мощностью 50 МВт.

В Южной Австралии компания Lyon Group предлагает солнечную фотоэлектрическую установку мощностью 330 МВт (эл.), Схему хранения солнечных батарей Riverland в Моргане, которая будет подкреплена батареей 100 МВт / 400 МВт-ч, с оценкой затрат в 700 и 300 миллионов долларов соответственно. Рядом с рудником Олимпик Дам на севере штата, Lyon Group предлагает проект солнечной фотоэлектрической системы мощностью 120 МВт плюс 100 МВт / 200 МВтч батареи Kingfisher, вероятно, стоимостью 250 миллионов и 150 миллионов долларов соответственно.

Большая батарея Playford мощностью 100 МВт / 100 МВт / ч планируется построить в Южной Австралии в связи с проектом Cultana мощностью 280 МВт на солнечной энергии для обслуживания сталелитейного завода Arrium в Уайалле.

Первая в Австралии проточная батарея для коммунальных предприятий будет построена в Нейродла, в 430 км к северу от Аделаиды. Он будет поставляться компанией Invinity и иметь мощность 2 МВт / 8 МВт · ч для обеспечения вечернего пикового питания и дополнительных услуг, заряжаемых солнечной батареей мощностью 6 МВт. Индивидуальные модули VRFB 40 кВт.

В Квинсленде на юге Вандоан для Vena Energy устанавливается батарея мощностью 100 МВт / 150 МВтч.

В Квинсленде, недалеко от Лейкленда, к югу от Куктауна, солнечная фотоэлектрическая установка мощностью 10,4 МВт должна быть дополнена 1. Литий-ионная батарея 4 МВт / 5,3 МВтч на границе сети с автономным режимом во время вечернего пика. В нем будет использоваться завод Conergy Hybrid Energy Storage Solution, который должен быть запущен в 2017 году. Проект стоимостью 42,5 миллиона австралийских долларов снизит потребность в модернизации сети. BHP Billiton участвует в этом проекте как возможном прототипе удаленных рудников. Другие подобные системы есть на рудниках Дегрусса и Вейпа.

На северо-западе Австралии литий-ионная батарея Kokam мощностью 35 МВт / 11,4 МВтч работает с сентября 2017 года в частной сети, обслуживающей шахты, рядом с газовой электростанцией мощностью 178 МВт с медленным срабатыванием.Это помогло с регулировкой частоты и стабилизацией небольшой сети. С предлагаемым добавлением 60 МВт солнечной мощности предусматривается вторая батарея.

Другие страны

В Руанде установлен контракт на 2,68 МВт-ч аккумуляторных батарей с немецкой Tesvolt для обеспечения резервного питания для сельскохозяйственного орошения вне сети с использованием литий-ионных элементов Samsung в модулях на 4,8 кВт-ч. Tesvolt заявляет 6000 полных циклов зарядки со 100% глубиной разряда в течение 30 лет службы.

Аккумуляторы других технологий (кроме литий-ионных)

NB Ванадиевые проточные и натриево-серные батареи описаны в разделе «Аккумуляторные батареи» выше.

RedFlow имеет ряд модулей проточных батарей на основе бромистого цинка (ZBM), которые могут быть установлены в связи с прерывистым питанием и способны ежедневно глубоко разряжаться и заряжаться. Они более долговечны, чем литий-ионные, и ожидаемая пропускная способность энергии для меньших блоков ZBM составляет до 44 МВтч. Крупногабаритные аккумуляторные блоки (LSB) состоят из 60 аккумуляторов ZBM-3, которые обеспечивают пиковую мощность 300 кВт, непрерывную мощность 240 кВт, при напряжении 400-800 вольт и мощность 660 кВтч.

Eos Energy Storage в США использует водно-цинковую батарею Znyth с цинковым гибридным катодом, оптимизированную для поддержки энергосистемы, обеспечивая непрерывную разрядку от 4 до 6 часов. Он включает блоки мощностью 4 кВтч, составляющие подсистемы 250 кВт / 1 МВтч, и полную систему мощностью 1 МВт / 4 МВтч. В сентябре 2019 года Eos и Holtec International объявили о создании Hi-Power, совместного предприятия для массового производства цинковых батарей на водной основе для хранения энергии в промышленных масштабах, включая хранение избыточной энергии от небольших модульных реакторов Holtec SMR-160 для подачи энергии на сеть во время пикового спроса.

Duke Energy тестирует гибридную систему ультраконденсатор-аккумуляторная батарея (HESS) в Северной Каролине, близкая к 1.Солнечная установка мощностью 2 МВт. В батарее 100 кВт / 300 кВтч используется водно-гибридный ионно-химический состав с электролитом из соленой воды и синтетическим хлопковым сепаратором. Ультраконденсаторы с быстрым откликом сглаживают колебания нагрузки.

Более дешевые свинцово-кислотные батареи также широко используются в небольших коммунальных службах, причем батареи мощностью до 1 МВт используются для стабилизации выработки электроэнергии ветряными электростанциями. Они намного дешевле литий-ионных, некоторые из них способны выдерживать до 4000 циклов глубокого разряда и могут быть полностью переработаны по окончании срока службы.Ecoult UltraBattery сочетает в себе свинцово-кислотную батарею с клапанной регулировкой (VRLA) и ультраконденсатор в одном элементе, обеспечивая высокоскоростную работу с частичным зарядом, долговечность и эффективность. Система UltraBattery 250 кВт / 1000 кВтч с 1280 батареями Ecoult была введена в эксплуатацию в сентябре 2011 года на проекте хранения энергии PNM Prosperity в Альбукерке, штат Нью-Мексико, компанией S&C Electric в связи с солнечной фотоэлектрической системой мощностью 500 кВт, в первую очередь для регулирования напряжения. Самая большая в Австралии система хранения свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 3 МВт / л.5 МВтч на острове Кинг.

Стэнфордский университет разрабатывает алюминиево-ионную батарею , которая отличается низкой стоимостью, низкой воспламеняемостью и высокой емкостью заряда более 7500 циклов. Он имеет алюминиевый анод и графитовый катод с солевым электролитом, но выдает только низкое напряжение.

Весы бытовые БЕСС

В мае 2015 года Tesla объявила о выпуске бытовой аккумуляторной батареи емкостью 7 или 10 кВтч для хранения электроэнергии из возобновляемых источников энергии с использованием литий-ионных аккумуляторов, подобных тем, что используются в автомобилях Tesla.Он выдает 2 кВт и работает от 350-450 вольт. Система Powerwall будет продаваться установщикам по цене 3000 долларов за блок на 7 кВтч или 3500 долларов за 10 кВтч, хотя последний вариант был незамедлительно прекращен, а первый был снижен до 6,4 кВтч накопителя и 3,3 кВт мощности. Несмотря на то, что это явно внутренний масштаб, в случае широкого применения это будет иметь последствия для энергосистемы. Tesla требует 15 центнеров / кВтч для использования хранилища плюс первоначальная стоимость возобновляемой энергии с 10-летней гарантией на 3650 циклов, покрывающей снижение производительности до 3. 8 кВтч в пятый год, всего 18 000 кВтч.

В Великобритании Powervault поставляет различные батареи для домашнего использования, в основном с солнечными фотоэлектрическими батареями, но также с целью экономии с помощью интеллектуальных счетчиков. Его свинцово-кислотная батарея на 4 кВтч является самым популярным продуктом, установленным за 2900 фунтов стерлингов, хотя фактические батареи необходимо заменять каждые пять лет. Установка литий-ионного блока мощностью 4 кВтч стоит 3900 фунтов стерлингов, а стоимость других продуктов варьируется от 2 до 6 кВтч, а стоимость установленного оборудования достигает 5000 фунтов стерлингов.

В апреле 2017 года LG Chem предлагала в Северной Америке ряд аккумуляторов, как низковольтных, так и высоковольтных.Он имеет 48-вольтовые батареи на 3,3, 6,5 и 9,8 кВтч и 400-вольтовые батареи на 7,0 и 9,8 кВтч.

Бытовой литий-ионный BESS может подпадать под ограничения по возгоранию, которые запрещают прикрепление устройств к стенам жилища.

Энергоаккумулятор на сжатом воздухе

Хранение энергии со сжатым воздухом (CAES) в геологических пещерах или старых шахтах испытывается как относительно крупномасштабная технология хранения, использующая газовые или электрические компрессоры, при этом адиабатическое тепло сбрасывается (это диабатическая система).При выпуске (с предварительным нагревом для компенсации адиабатического охлаждения) он приводит в действие газовую турбину дополнительным сжиганием топлива, а выхлопные газы используются для предварительного нагрева. Если адиабатическое тепло от сжатия сохраняется и используется позже для предварительного нагрева, система является адиабатической CAES (A-CAES).

Установки

CAES могут иметь мощность до 300 МВт с общим КПД около 70%. Мощность CAES может сравниться с производством ветряной электростанции или 5-10 МВт солнечной фотоэлектрической мощности и сделать ее частично управляемой. Две диабатические системы CAES находятся в эксплуатации, в Алабаме (110 МВт, 2860 МВтч) и Германии (290 МВт, 580 МВтч), а другие были испытаны или разработаны в других местах в США.

Батареи имеют лучшую эффективность, чем CAES (выходная мощность как доля потребляемой электроэнергии), но они стоят больше на единицу емкости, и системы CAES могут быть намного больше.

Duke Energy и три другие компании разрабатывают проект мощностью 1200 МВт и стоимостью 1,5 миллиарда долларов в Юте, вспомогательный для ветряной электростанции 2100 МВт и других возобновляемых источников. Это проект межгорного хранения энергии с использованием соляных пещер. Он нацелен на 48-часовую продолжительность разряда, чтобы заполнить промежутки между перерывами, следовательно, очевидно, более 50 ГВтч.Сайт может также хранить излишки солнечной энергии, передаваемой из Южной Калифорнии. Его планируется построить в четыре очереди по 300 МВт.

Gaelectric Energy Storage планирует проект CAES мощностью 550 ГВт / год в Ларне, Северная Ирландия.

В США проект Gill Ranch CAES адаптируется как установка для хранения энергии на сжатом газе (CGES), где под давлением хранится природный газ, а не воздух. Газ хранится при давлении около 2500 фунтов на квадратный дюйм и температуре 38 ° C. Расширение трубопровода до давления 900 фунтов на квадратный дюйм требует предварительного нагрева, чтобы избежать образования жидкой воды и гидратов.

Toronto Hydro с Hydrostor реализует пилотный проект с использованием сжатого воздуха в баллонах на глубине 55 м под водой в озере Онтарио, чтобы обеспечить выработку 0,66 МВт за один час.

Криогенное хранилище

Технология работает путем охлаждения воздуха до -196 ° C, после чего он превращается в жидкость для хранения в изолированных резервуарах низкого давления. Воздействие температуры окружающей среды вызывает быструю регазификацию и 700-кратное расширение объема, используемого для привода турбины и выработки электроэнергии без сгорания.Компания Highview Power в Великобритании планирует построить промышленную установку с «жидким воздухом» мощностью 50 МВт / 250 МВт-ч на заброшенной электростанции на базе пилотной установки в Слау и демонстрационной установки около Манчестера. Энергия может храниться в течение нескольких недель (вместо часов, как для батарей) по прогнозируемой нормированной стоимости 110 фунтов стерлингов / МВтч (142 доллара США / МВтч) для 10-часовой системы, 200 МВт / 2 ГВтч.

Тепловой накопитель

Как описано в подразделе солнечной тепловой энергии документа WNA по возобновляемым источникам энергии, некоторые установки CSP используют расплав соли для хранения энергии в течение ночи.Испанская Gemasolar мощностью 20 МВт (эл.) Заявляет, что она первая в мире электростанция CSP с близкой к базовой нагрузке, с коэффициентом мощности 63%. Испанская электростанция Andasol мощностью 200 МВт (эл.) Также использует аккумуляторы тепла из расплавленных солей, как и калифорнийская электростанция Solana мощностью 280 МВт (эл.).

Компания Moltex, разработчик реактора на расплавленной соли (MSR), выдвинула концепцию аккумулирования тепла расплавленной соли (GridReserve) в дополнение к периодически возобновляемым источникам энергии. Компания Moltex предлагает реактор стабильной соли мощностью 1000 МВт (эл.), Работающий непрерывно, отводя тепло с температурой около 600 ° C в периоды низкого спроса на хранение нитратной соли (как это используется в солнечных установках CSP).В периоды высокого спроса выходная мощность может быть увеличена вдвое до 2000 МВт, используя накопленное тепло на срок до восьми часов. Утверждается, что накопитель тепла добавляет к нормированной стоимости электроэнергии всего 3 фунта стерлингов за МВтч.

Другая форма аккумулирования тепла разрабатывается в Южной Австралии, где компания 1414 использует расплавленный кремний . Процесс может хранить 500 кВтч в 70-сантиметровом кубе расплавленного кремния, что примерно в 36 раз больше, чем у Tesla Powerwall в том же пространстве. Он разряжается через теплообменное устройство, такое как двигатель Стирлинга или турбина, и повторно использует тепло.Блок мощностью 10 МВт-ч будет стоить около 700 000 австралийских долларов. (1414 ° C — температура плавления кремния. )

Также в Австралии смешанный материал, называемый сплавом с зазором смешиваемости (MGA) , накапливает энергию в виде тепла. MGA состоит из небольших блоков смешанных металлов, которые получают энергию, генерируемую возобновляемыми источниками, такими как солнечная и ветровая энергия, которая является избыточной для потребностей сети, и хранят ее в течение недели. Стоимость 35 долларов за кВтч, что намного меньше, чем у литий-ионных батарей, но у них более медленное время отклика, чем у батарей — 15 минут.Тепло выделяется для генерации пара, возможно, на перепрофилированных угольных электростанциях. Компания MGA Thermal была выделена из Университета Ньюкасла и с помощью федерального гранта строит пилотный завод.

Еще одна форма хранения энергии — лед. Ice Energy имеет контракты с компанией Southern California Edison на поставку 25,6 МВт аккумуляторов тепловой энергии с использованием системы Ice Bear, подключенной к большим кондиционерам. Это делает лед ночью, когда потребление энергии низкое, а затем использует его для охлаждения в течение дня вместо компрессоров кондиционирования воздуха, тем самым снижая пиковое потребление.

Хранение водорода

В Германии компания Siemens ввела в эксплуатацию установку для хранения водорода мощностью 6 МВт с использованием технологии протонообменной мембраны (PEM) для преобразования избыточной энергии ветра в водород для использования в топливных элементах или добавления природного газа. Завод в Майнце является крупнейшей установкой PEM в мире. В Онтарио Hydrogenics в партнерстве с немецкой энергетической компанией E.ON создала установку PEM мощностью 2 МВт, которая была введена в эксплуатацию в августе 2014 года, превращая воду в водород посредством электролиза.

Эффективность электролиза топливных элементов до электричества составляет около 50%.

San Diego Gas & Electric работает с израильской GenCell над установкой 30 резервных топливных элементов GenCell G5rx на своих подстанциях. Это щелочные топливные элементы на водородной основе мощностью 5 кВт. Они производятся в Израиле и используются там компанией Israel Electric Corporation.

Кинетическая память

Маховики накапливают кинетическую энергию и могут выполнять десятки тысяч циклов перезарядки.

ISO

Онтарио заключил контракт с NRStor Inc. на систему хранения маховика мощностью 2 МВт. Hawaiian Electric Co устанавливает систему маховика мощностью 80 кВт / 320 кВтч от Amber Kinetics для своей энергосистемы в Оаху, потенциально это может быть один модуль из нескольких. Обычно маховики, хранящие кинетическую энергию, готовую к превращению обратно в электричество, используются для управления частотой, а не для хранения энергии, они выдают энергию в течение относительно короткого периода времени и могут обеспечивать до 150 кВтч каждое. Amber Kinetics заявляет о возможности разряда в течение четырех часов.

Stornetic в Германии производит блоки DuraStor мощностью от десятков киловатт до мегаватта. Применения варьируются от рекуперативного торможения поездов до вспомогательных услуг ветряных электростанций.

В основном маховики используются в установках с роторным источником бесперебойного питания дизельного двигателя (DRUPS) с 7-11-секундной синхронной функцией сквозного пробега во время запуска встроенного дизельного генератора после сбоя в электросети. Это дает время — например. 30 секунд — для запуска нормального резервного дизеля.В противном случае маховик накапливает энергию.

База данных Global Energy Storage Министерства энергетики США содержит дополнительную информацию.

---

Примечания и ссылки

Джеффри Мишель, Германия устанавливает новый рекорд по хранению солнечной энергии, Energy Post , 18 июля 2016 г.
Тодд Кифер, CAISO Battery Storage Trial, Transmission & Distribution World , 21 ноября 2016 г.
Самая большая батарея в мире: проточная ванадиевая батарея 200 МВт / 800 МВтч — продолжаются работы на объекте, Electrek , 21 декабря 2017 г.
Джон Петерсен, CAISO Data подчеркивает критические недостатки в развивающейся мифологии возобновляемых источников энергии и хранения, Seeking Alpha , 6 мая 2019 г.
Проточные батареи с окислительно-восстановительным потенциалом для хранения возобновляемой энергии, Новости хранения энергии , 21 января 2020 г.
Григорий Соловейчик, ARPA-E (Министерство энергетики США), Аммиак как виртуальный переносчик водорода (ноябрь 2016 г.)
Международное энергетическое агентство (МЭА) и Агентство по ядерной энергии (АЯЭ), Прогнозируемые затраты на производство электроэнергии на 2020 год

Первая в мире домашняя водородная батарея накапливает в 3 раза больше энергии, чем Powerwall 2

Чтобы отключиться от сети с помощью домашней солнечной батареи, вы должны иметь возможность генерировать энергию, когда Солнце не светит, и хранить ее, когда это не так.Обычно люди делают это с системами с литиевыми батареями — примером может служить Tesla Powerwall 2. Но австралийская компания Lavo построила довольно массивный (хотя и громоздкий) шкаф, который можно разместить сбоку от вашего дома и хранить избыточную энергию в виде водорода.

Система хранения зеленой энергии Lavo имеет размеры 1680 x 1240 x 400 мм (66 x 49 x 15,7 дюйма) и весит 324 кг (714 фунтов), что делает ее очень маловероятной для вора. Вы подключаете его к солнечному инвертору (он должен быть гибридным) и к водопроводу (через блок очистки) и расслабляетесь, поскольку он использует избыточную энергию для электролиза воды, выделения кислорода и хранения водорода в запатентованном металле. гидридная «губка» при давлении 30 бар или 435 фунтов на квадратный дюйм.

Он хранит около 40 киловатт-часов энергии, что в три раза больше, чем у нынешнего Powerwall 2 от Tesla, и этого достаточно для эксплуатации дома в среднем в течение двух дней. И когда эта энергия необходима, он использует топливный элемент для подачи энергии в дом, добавляя небольшую литиевую буферную батарею на 5 кВтч для мгновенного отклика. Есть возможность подключения к Wi-Fi и телефонное приложение для мониторинга и управления, а предприятия с более высокими потребностями в электроэнергии могут запускать несколько устройств параллельно, чтобы сформировать «интеллектуальную виртуальную электростанцию».»

При 34 750 австралийских долларов (26 900 долларов США) это стоит больше, чем то, что вы заплатили бы за три Powerwall в Австралии, но не на огромную сумму, и эта цена упадет до 29 450 австралийских долларов (22 800 долларов США) в последнем квартал 2022 года, к которому, по словам Лаво, он будет доступен на международном уровне.

Снятие крышки открывает сюрприз: 40 кВт-ч водорода хранится в этих четырех маленьких красных контейнерах слева, а остальная часть этого большого старого шкафа занята батареей, электролизером и батареей топливных элементов

Lavo

Чем он лучше батареи? Что ж, Лаво говорит, что ключевые биты должны прослужить намного дольше, чем система батарей, до 30 лет вместо, может быть, 15 лет от литиевой батареи.Также нет токсичных химикатов, которые нужно утилизировать впоследствии, и компания заявляет, что, хотя это немного зверь, одна система Lavo более компактна, чем эквивалентный объем аккумуляторной батареи.

Как там хуже? Что ж, аспект безопасности, безусловно, открыт для обсуждения. Лаво говорит, что утечка будет возникать и рассеиваться так быстро, что вероятность возгорания или взрыва мала, и что водород «по своей природе не более опасен, чем другие традиционные виды топлива, такие как бензин или природный газ», но справедливо сказать, что он действительно может вечеринка начиналась в том редком случае, когда до нее удавалось дотянуться до домашнего пожара.

Тогда есть эффективность. Аккумуляторы накапливают и выделяют энергию с минимальными потерями; за каждый киловатт-час, который ваш массив на крыше генерирует и вставляет в батарею, вы получаете более 90 процентов его энергии. Но процесс производства водорода путем электролиза с использованием протонообменной мембраны эффективен только примерно на 80 процентов, так что вы сразу теряете 20 процентов. А с другой стороны, вы потеряете примерно половину того, что накопили, в процессе преобразования водорода обратно в энергию через топливный элемент.

Таким образом, не только требуется больше энергии для заполнения, система накопления водородной энергии на 40 кВтч может начать очень напоминать систему на 20 кВтч, когда вы действительно попытаетесь получить из нее энергию. Ребята из Lavo говорят, что эффективность этой системы «туда и обратно превышает 50 процентов», поэтому, поверив им на слово, вы все равно выбрасываете примерно столько энергии, сколько сохраняете.

Весь водород хранится в четырех небольших контейнерах с красным гидридом; остальная часть этого массивного шкафа занята электролизером, аккумулятором и батареей топливных элементов

Lavo

И последний убийца радости — максимальная выходная мощность системы в 5 кВт, которая предположительно ограничена пропускной способностью топливного элемента.Существуют системы кондиционирования с одной сплит-системой, потребляющие более 7 кВт, и они не особо экстравагантные. 5 кВт постоянной выходной мощности будут проблемой; вам необходимо поддерживать активное подключение к сети.

Тем не менее, это только начало, и водород — самая горячая тема в энергетическом секторе прямо сейчас. Не исключено, что в какой-то момент домашние устройства хранения могут обрести смысл, но Лаво, вероятно, сочтет это (по общему признанию великолепным) устройством трудным для продажи рядом с системой батарей.

Если вы чувствуете себя мазохистом, посмотрите видео ниже, но будьте осторожны, первые слова — «Жизнь. Это сложно. Удивительно. Душераздирающе. Невероятно». Вы захотите перейти к минутной отметке, если у вас нет под рукой патрона маркетингового класса.

Фирменная пленка LAVO ™

Источник: Lavo

Водород или аккумуляторы для хранения в сети? Анализ чистой энергии

Хранение энергии — многообещающий подход к решению проблемы прерывистой генерации из возобновляемых источников энергии в электрической сети.В этой работе мы оцениваем накопление энергии с помощью регенеративного водородного топливного элемента (RHFC) с использованием анализа чистой энергии. Мы исследуем наиболее широко применяемую конфигурацию RHFC, содержащую электролизер со щелочной водой и топливный элемент с PEM. Чтобы сравнить RHFC с другими технологиями хранения, мы используем два коэффициента возврата энергии: коэффициент накопленной электроэнергии на вложенной (ESOI _e ) коэффициент (отношение электроэнергии, возвращаемой устройством за время его срока службы, к требуемой эквивалентной энергии. для создания устройства) и общей энергоэффективности (отношение электрической энергии, возвращаемой устройством в течение срока его службы, к общему количеству эквивалентной энергии, введенной в систему за весь срок службы).В нашем эталонном сценарии система RHFC имеет коэффициент ESOI _e , равный 59, что более благоприятно, чем у лучших аккумуляторных технологий, доступных сегодня (литий-ионные, ESOI _e = 35). (В эталонном сценарии RHFC щелочной электролизер имеет КПД 70% и срок службы батареи 100000 ч; топливный элемент с PEM имеет КПД 47% и срок службы батареи 10 000 ч; эффективность в оба конца составляет 30 %.) Коэффициент хранения в водороде по ESOI _e превосходит показатель аккумуляторов из-за низкой стоимости энергии материалов, необходимых для хранения сжатого водорода, и высокой стоимости энергии материалов, необходимых для хранения электрического заряда в батарее. .Однако низкая эффективность системы накопления энергии RHFC в обоих направлениях приводит к очень высоким затратам энергии во время работы и гораздо более низкой общей энергоэффективности, чем у литий-ионных батарей (0,30 для RHFC, против 0,83 для литий-ионных батарей). RHFC представляют собой привлекательные инвестиции в производство энергии для хранения. С другой стороны, их эффективность в оба конца должна значительно повыситься, прежде чем они смогут обеспечить такую ​​же общую энергоэффективность, как батареи, которые имеют эффективность в оба конца 75–90%.Одно из применений накопления энергии, которое иллюстрирует компромисс между этими различными аспектами энергоэффективности, — это улавливание избыточной генерации (разлитой мощности) для последующего использования в периоды пиковой мощности возобновляемых источников энергии. Мы количественно оцениваем относительную энергетическую выгоду от добавления различных типов накопителей энергии к возобновляемым генерирующим объектам, используя [EROI] _grid . Даже с 30% -ным КПД в оба конца хранилище RHFC обеспечивает такую ​​же сетку [EROI] , что и батареи при хранении избыточной генерации от ветряных турбин, поскольку его высокий коэффициент ESOI _e и высокий EROI ветрогенерации компенсируют низкая эффективность приема-передачи.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте еще раз?

аккумуляторов для вашего дома | PowerScout

Домашний аккумулятор

Что происходит в вашем доме при отключении электросети? Если у вас есть аккумулятор, вы готовы справиться с ним, не жертвуя своими повседневными удобствами.Думайте о своем доме как о компьютере. Даже если ваш компьютер не подключен к электросети, он будет продолжать работать, даже если аккумулятор заряжен. Аккумуляторная батарея позволяет вашему дому работать, даже если вы не подключены к источнику энергии.

Батареи отличаются от генераторов тем, что срабатывают почти сразу после отключения питания. Кроме того, они намного тише генераторов, занимают меньше места и оказывают незначительное воздействие на окружающую среду, в отличие от генераторов, сжигающих ископаемое топливо и загрязняющих воздух.

Что такое домашние батареи?

Аккумуляторы

для дома — это более надежный вариант хранения энергии в будущем. Когда цены на электроэнергию низкие, дома могут накапливать энергию в батареях для использования, когда цены высоки. Это совершенно новый способ хранения энергии и контроля ее использования в доме. В паре с солнечными батареями они становятся еще мощнее.

Резервная домашняя аккумуляторная система состоит из нескольких компонентов:

• Домашние аккумуляторы изготовлены из свинцово-кислотных, литий-ионных или соленых вод и накапливают электроэнергию от источника питания.
• Инверторы подключают аккумулятор к основному источнику питания в доме и преобразуют мощность постоянного тока в мощность переменного тока, чтобы ее можно было использовать дома
• Системы контроля производительности используются для отслеживания количества электроэнергии, накопленной с течением времени.

• Кроме того, батареи могут быть соединены с солнечными панелями , которые преобразуют солнечный свет в электричество, которое хранится в батарее. В комбинированной солнечной и аккумуляторной системе солнечные панели используют энергию солнца в течение дня, которая накапливается в батареях для использования ночью.

Домашняя аккумуляторная система позволяет вам наслаждаться современными удобствами и потребностями жизни в вашем доме, независимо от постоянных приливов и отливов электричества.

Домовладельцы могут выбирать из различных типов батарей. При поиске подходящей домашней аккумуляторной системы для вашего дома обратите внимание на следующее:

• Емкость — это говорит вам, насколько велика ваша батарея, а в сочетании с номинальной мощностью также может сказать вам, сколько именно энергии может хранить аккумулятор. .
• Глубина разряда — точно определяет, какая часть емкости может быть использована в разряженном состоянии.
• Срок службы — при ежедневном использовании аккумулятора способность удерживать заряд также уменьшается. Вам понадобится аккумулятор с гарантированной гарантией или сроком службы.
• Эффективность приема-передачи — это мера того, сколько энергии вы можете получить от батареи по сравнению с тем, сколько энергии вы вложили в батарею. В идеале вы должны иметь возможность использовать 100% энергии, которая хранится в батарее, но при хранении в батарее возникают потери эффективности, поэтому вы можете использовать только часть энергии, хранящейся в батарее.

Каковы преимущества домашних аккумуляторов?

Помимо удобства дома, который работает независимо от того, есть ли электричество или нет, есть несколько преимуществ в оснащении дома домашней аккумуляторной системой.

• Снижение затрат — потребление энергии в типичном доме в США достигает пика ночью, что приводит к увеличению стоимости энергии в это время. С помощью домашней аккумуляторной системы вы можете заряжать аккумулятор, когда цены на энергию в сети низкие, и использовать накопленную энергию, когда цены на электроэнергию высоки.
• Поддержка затемнения — даже при отключении электроэнергии резервный аккумулятор для дома может поддерживать работу ваших самых важных устройств в течение нескольких часов.
• Стимулы — Как и в случае с другими вариантами «зеленой» энергии, установка домашней аккумуляторной системы может позволить вам воспользоваться льготами, предлагаемыми правительством, и вернуть часть денег за установку обратно в свой карман.
• Воздействие на окружающую среду — домашние аккумуляторы лучше для окружающей среды, чем неэффективные генераторы на ископаемом топливе.Домашние батареи также могут позволить домовладельцам снабжать свой дом возобновляемой солнечной энергией, даже когда солнце не светит, уменьшая вашу зависимость от местной электросети и снижая ваши ежемесячные счета.

Сколько стоит домашняя аккумуляторная система?

Как и многие другие инвестиции в экологически чистую электроэнергию, настоящая финансовая выгода от домашней аккумуляторной системы проявится в будущем. Домашние аккумуляторы могут стоить от 3000 до 7000 долларов и варьироваться от 400 долларов за киловатт-час до 750 долларов за киловатт-час.Батареи, которые полностью функционируют вне сети при отключении электроэнергии, более дороги, чем батареи, которые просто обеспечивают резервное питание в ночное время.

Кто предлагает системы хранения батарей?

Несколько компаний предлагают домовладельцам качественные аккумуляторные системы хранения:

• Tesla Powerwall: Powerwall, доступный для покупки на веб-сайте компании, может похвастаться жидкостным терморегулятором, может быть установлен на стене и состоит из перезаряжаемого ионно-литиевого аккумулятора. аккумулятор.
• Батарея переменного тока Enphase: Батарея переменного тока Enphase сертифицирована по безопасности, обеспечивает КПД в оба конца 96% и использует литий-фосфатную технологию.
• Sonnen sonnenBatterie: Аккумуляторная система Sonnen с гарантией 10 лет или 10 000 жизненных циклов с максимальной эффективностью 93% также имеет возможность резервного питания.
• LG Resu: Благодаря специальной системе управления батареями, батарея LG чрезвычайно безопасна, поддерживает температуру и может использоваться в домах, зданиях и на фабриках

Зарядка электромобиля

Эффективное отопление и охлаждение

Почему недорогая тепловая батарея может стать швейцарским армейским ножом по сокращению выбросов

Когда вы думаете о влиянии человечества на климат, на ум приходят изображения выхлопных газов самолетов и автомобилей.Однако на авиацию и автомобили приходится только 2% и 6% мировых выбросов углерода соответственно.

Другой сектор, о котором почти никто не говорит, имеет более высокие выбросы, чем оба эти вместе взятые, составляя 10% парниковых газов нашей планеты: промышленное тепло.

Высокие температуры, необходимые тяжелой промышленности для производства стали, алюминия, бетона, цемента, стекла и других важных ресурсов, в основном связаны с сжиганием ископаемого топлива — часто богатого углеродом кокса или угля.

И огромное количество этой тепловой энергии, не говоря уже о тепле, вырабатываемом такими источниками, как обычные электростанции, просто тратится ежедневно.

Если бы это тепло улавливалось, сохранялось и повторно использовалось при необходимости, это могло бы значительно повысить энергоэффективность, сократив как затраты, так и выбросы во многих отраслях промышленности.

Норвежский стартап EnergyNest выпустил новый тип модульных тепловых батарей, способных хранить отработанное тепло в течение часов, дней или даже недель с минимальными потерями.При нормированной стоимости хранения, которая, как утверждается, составляет всего 15 евро (17,60 долларов США) за МВтч для крупных проектов, что в 47 раз дешевле, чем литий-ионное хранилище коммунального масштаба, неудивительно, что стартап уже подписал сделки с такими, как Siemens, EDF и Eni.

И даже если тяжелая промышленность заменит ископаемое топливо, используемое для получения высокотемпературного тепла, более чистыми альтернативами, такими как водородные или дуговые электропечи, работающие на возобновляемых источниках энергии, компании все равно сократят свои расходы на отопление за счет сокращения и рециркуляции отработанного тепла.

«Все промышленные производители, у которых есть тепловые процессы, выиграют от нашей технологии», — сказал исполнительный директор EnergyNest Кристиан Тиль Recharge . «Пивоварни, химическая промышленность, фармацевтика, производители стали, алюминия, бетона, кирпича и другие строительные компании — все они работают с высокотемпературным теплом.

«Обезуглероживание электростанций с комбинированным циклом [на природном газе] также входит в нашу повестку дня, и мы можем предложить 24-часовую концентрирующую солнечную энергию [CSP] на 30-50% ниже стоимости хранения расплавленной соли.”

Согласно исследованию, проведенному аналитиком Aurora Energy Research по заказу EnergyNest, сегмент тепловых батарей открывает к 2030 году глобальные рыночные возможности на сумму 300 миллиардов долларов — в три раза больше, чем рынок электрических батарей для коммунальных предприятий.

Как работает тепловая батарея и как ее можно использовать

Тепловая батарея EnergyNest представляет собой шестиметровый модуль мощностью 1,5 МВт _th размером с транспортный контейнер, состоящий из труб из углеродистой стали, петлевых и выходящих из них. длинные цилиндры из Heatcrete — недорогого запатентованного материала, похожего на бетон, изготовленного из минерального кварцита, с небольшим количеством цемента, химических связующих и суперпластификаторов, обладающего отличными теплоаккумулирующими свойствами.Высокотемпературное тепло до 430 ° C может накапливаться в Heatcrete, а затем выделяться через жидкий теплоноситель — синтетическое масло или пар — прокачиваемый по его стальным трубам.

Поскольку тепловая батарея является модульной и штабелируемой, в проектах может использоваться любое количество устройств — от одного на небольшом промышленном предприятии до нескольких тысяч, необходимых для 24-часового гигаваттного проекта CSP.

Частная компания EnergyNest разрабатывает индивидуальные системы аккумулирования тепла, включающие такие элементы, как теплообменники, электрические нагреватели, парогенераторы, дополнительные трубопроводы и интеграцию с существующими объектами, — для удовлетворения всех возможных применений технологии.

«Так, например, в проекте, который мы реализуем на заводе производителя кирпича Senftenbacher в Австрии, который представляет собой проект по утилизации отработанного тепла, мы используем избыточное тепло, вырабатываемое печной печью», — объясняет Тиль. «Мы устанавливаем теплообменник рядом с печью и отводим тепло из теплообменника в масляную систему с замкнутым контуром. Некоторые маленькие насосы перекачивают горячее масло, и тогда хранилище Heatcrete действительно нагревается. А затем, когда мы разряжаем этот проект, тепло от жидкости приводит в действие стандартный парогенератор.А пар увеличивает температуру в печи ».

Универсальность технологии можно увидеть, сравнив эту договоренность с проектом EnergyNest на парогазовой электростанции Sloecentrale мощностью 870 МВт в Нидерландах, которая повысит эффективность и сократит выбросы на заводе с использованием совершенно иной бизнес-модели.

В электростанциях с комбинированным циклом используются газовые турбины, вырабатывающие электричество, которые в качестве побочного продукта вырабатывают высокотемпературное тепло, а затем превращают это отработанное тепло в пар для привода паровых турбин, вырабатывающих электричество.Sloecentrale, частично принадлежащая EDF, будет покупать ветровую или солнечную энергию по низкой или отрицательной цене из сети (в ветреные и / или солнечные периоды) и преобразовывать эту электроэнергию в тепло с помощью электрического нагревателя. Это тепло будет накапливаться в батарее EnergyNest, а затем преобразовываться в пар (через парогенератор) для питания паровой турбины станции, когда оптовая цена на электроэнергию высока. Этот ценовой арбитраж увеличит доход завода, поскольку аккумулятор снижает затраты на топливо, а также помогает сбалансировать сеть в периоды высокой выработки возобновляемых источников энергии.

Аналогичным образом, система Heatcrete может превратить газовые или мазутные электростанции открытого цикла, не имеющие вторичной паровой турбины, в де-факто парогазовые установки.

В качестве альтернативы EnergyNest могла бы преобразовать дешевую избыточную возобновляемую энергию в тепло для использования на ближайшем производственном предприятии или в системе централизованного теплоснабжения.

«CSP — прямая подгонка»

Тиль — бывший вице-президент производителя ветряных турбин Senvion — не считает, что преобразование возобновляемой энергии в тепло и обратно в электричество будет хорошим применением этой технологии.В то время как система EnergyNest предлагает эффективность приема и передачи тепла до 99% при улавливании, хранении и выводе тепла, проект преобразования тепла в электричество будет иметь эффективность в оба конца только около 40% из-за энергия теряется при преобразовании электричества в тепло (с помощью электрического нагревателя) и последующем преобразовании электричества в пар (с помощью парогенератора) для привода турбины.

«Электричество на входе и выходе — не наша игра, — объясняет Тиль. «И именно поэтому мы не видим себя в конкуренции с литий-ионными хранилищами или хранилищами для горячей породы от Siemens Gamesa.Технически мы могли бы это сделать, но здесь нет экономического обоснования. Так что EnergyNest действительно стремится к тем проектам, в которых тепло играет важную роль ».

Это, однако, включает CSP, где высокотемпературное тепло приводит в действие паровые турбины для производства электроэнергии. Например, в проектах CSP с параболическим желобом изогнутые зеркала отражают концентрированный солнечный свет на теплопоглощающую трубку, содержащую синтетическое масло, что делает ее чрезвычайно горячей, а тепло используется для вращения парогенератора. Этот нефтепровод можно просто подключить к модулям Heatcrete, при этом тепло сохраняется в течение нескольких часов, чтобы обеспечить круглосуточную подачу электроэнергии.

В настоящее время только системы CSP, которые используют расплавленную соль в качестве теплоносителя — в проектах с силовыми вышками, где плоские зеркала отражают солнечный свет на приемник наверху башни — могут использоваться для питания базовой нагрузки.

«Мы определенно подходим к делу и можем предложить [24-часовую производительность] на 30-50% ниже стоимости хранения расплавленной соли», — говорит Тиль. «Расплавленная соль — это хранилище энергии, но это также и химический завод. Мы можем убрать всю сложность и стоимость химического завода и заменить его твердотельным накопителем энергии без движущихся частей и сделать эти установки CSP намного дешевле.

«Мы провели расчеты стоимости нашего хранилища CSP и пришли к цифре 15 евро / МВтч [для гигаваттной станции]».

Для сравнения, по словам финансового консультанта Lazard, аккумуляторная батарея стоит 165-325 долларов за МВтч для проектов коммунального масштаба.

Первый проект EnergyNest CSP на нефтеперерабатывающем заводе итальянского нефтяного гиганта Eni в Геле, Сицилия, должен быть установлен в конце этого года или, возможно, в 2021 году. Норвежская компания подключит тепловую батарею к массиву CSP, что позволит ей производить круглые круглосуточный пар, частично вытесняющий пар, вырабатываемый на ископаемом топливе, и сетевое электричество на объекте, что снижает углеродный след предприятия.

Eni теперь также рассматривает возможность использования оборудования EnergyNest на своих собственных газовых электростанциях.

«Очевидно, что эта технология имеет более широкое применение, чем просто CSP», — говорит Франческа Феррацца, старший вице-президент Eni по исследованиям и технологическим инновациям, декарбонизации и экологическим исследованиям и разработкам. «Все сводится к стоимости и надежности. Это должно быть прибыльно, и это должно быть что-то, что можно вписать в коммерческую схему.

«Если технология работает в этих двух очень разных случаях — солнечной тепловой энергии и традиционной газовой электростанции — то она может работать где угодно.

Срок окупаемости

Тиль сообщает Recharge , что какое бы приложение ни выбрал клиент, срок окупаемости составит от двух до семи лет, что позволяет компаниям потенциально сэкономить миллионы долларов в течение 20–30-летнего проекта EnergyNest.

Компания Siemens Energy признала потенциал этой технологии — в июне она заключила долгосрочное партнерство с EnergyNest для совместной разработки решений по хранению тепловой энергии для промышленных компаний.