Визначення доцільних засобів накопичення електроенергії в мережах промислових підприємств

О. Шрам; Ю. Качан

Визначення доцільних засобів накопичення електроенергії в мережах промислових підприємств

О. Шрам Ю. Качан

Отримано 17.06.2023, Доопрацьовано 21.09.2023, Прийнято 28.11.2023

Анотація

Метa. Аналіз сучасних способів накопичення електроенергії, які можуть бути використані в мережах промислових підприємств та визначення доцільності їх застосування. Методи дослідження. У статті використано теоретичні та емпіричні загальнонаукові методи дослідження, опис, аналіз та узагальнення тощо. Наукова новизна. В роботі представлено аналіз доцільності використання різних засобів накопичення електричної енергії в мережах промислових підприємств з метою зменшення перетоків енергії при використанні відновлюваних джерел. Практична значимість дослідження полягає в визначенні доцільних засобів накопичення електроенергії в мережах промислових підприємств, оскільки дає можливість зменшити небажані двонаправлені перетоки енергії та знизити її втрати. Результати. В статті розглянуто сучасні способи накопичення електроенергії, які можуть бути використані в мережах промислових підприємств. До них відносяться акумуляторні батареї, двошарові електростатичні конденсатори, гідроакумулюючі станції та водневі установки. Проведений аналіз технічних параметрів різних типів літієвих акумуляторних батарей показав, що використання цього засобу накопичення ускладнене через проблеми організації плаваючого заряджання та неможливості роботи в режимі струмових перевантажень. Використання суперконденсаторів в якості накопичувачів енергії обмежено значною питомою вагою високою вартістю. В той же час паралельна робота суперконденсаторів разом з акумуляторними батареями дозволяє суттєво покращити експлуатаційні характеристики останньої. Проведено аналіз використання гідроакумулюючих станцій в мережах з відновлюваними джерелами енергії. Зазначено, що для ефективної роботи гідроакумулюючої станції на території підприємства необхідно вирішити проблему накопичення великої кількості води. Високий потенціал щодо ефективного зберігання енергії мають новітні натепер водневі накопичувачі. В статті розглянуто сучасні способи перетворення водню в електричну енергію за допомогою твердооксидних паливних елементів. Представлено технічні характеристики паливних комірок найбільш крупних виробників США, Канади, Німеччини, Японії, Південної Кореї

Ключові слова:

накопичувач енергії; відновлювані джерела енергії; паливна комірка; воднева енергетика; суперконденсатор; електрична енергія

Взято з Том 21, № 2, 2023

Сторінки 52–59

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Сінчук О. М., Краснопольський Р. І., Бойко С. М. Аспекти формування електроенергетичних систем з джерелами розосередженої генерації гірничорудних підприємств / О. М. Сінчук, Р. І. Краснопольський, С. М. Бойко // Вісник Криворізького національного університету. – 2020. – Вип. 50. – С. 41–45. DOI: 10.31721/2306-5451- 2020-1-50-41-45.

[2] Будько В. І. Аналіз особливостей роботи та специфіки зарядних режимів нікель-металогідридних та літієвих акумуляторних батарей / В. І. Будько // Відновлювана енергетика. - 2017. - № 2. - С. 17-25.

[3] Каусс Я. Я. Выбор режимов заряда щелочных никель - железных тепловозных батарей: дис. ... канд. тех. наук: 05.05.01. - Ленинград, 1984. -124 с.

[4] Types of Lithium-ion [Електронний ресурс]. – 2023. – Режим доступу до ресурсу: https://batteryuniversity.com/article/bu-205-types-of-lithium-ion.

[5] Krieger E.M., Cannarella J., Arnold C. B. A comparison of lead-acid and lithium-based battery behavior and capacity fade in off-grid renewable charging applications / E.M. Krieger, J. Cannarella, C. B. Arnold // Energy. – 2013. – Vol. 60. – P. 492-500. ISSN 0360-5442. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.08.029.

[6] Lukas Mauler, Fabian Duffner, Wolfgang G. Zeier, Jens Leker. Battery cost forecasting: a review of methods and results with an outlook to 2050 // Energy & Environmental Science. The Royal Society of Chemistry. – 2021. – Vol. 14. Issue 9. – P. 4712-4739. DOI: 10.1039/D1EE01530C.

[7] Кузнецов В., Панькина О., Мачковская Н. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство / В. Кузнецов, О. Панькина, Н. Мачковская // Компоненты и Технологии. – 2005. – №50 (6). – С.12 - 16.

[8] Шидловский А.К., Павлов В.Б., Попов А.В. Применение суперконденсаторов в автономном аккумуляторном электротранспорте / А.К. Шидловский, В.Б. Павлов, А.В. Попов // Технічна електродинаміка. – 2008. – № 4. – С. 43–47. http://www.techned.org.ua/2008_4/st7.pdf.

[9] Смирнов О.П., Панікарський О.С., Боженов В.С., Смирнова А.О. Використання конденсаторів великої ємності для забезпечення оптимальних параметрів роботи акумуляторних батарей гібридних автомобілів / О.П. Смирнов, О.С. Панікарський, В.С. Боженов, А.О. Смирнова // Вісник Донецької академії автомобільного транспорту. –2009. – №3. – С. 50 - 55.

[10] Слипченко Н.И., Письменецкий В.А., Гуртовой М.Ю. Исследование режимов работы АКБ и суперконденсатора в системе энергообеспечения электромобиля / Н.И. Слипченко, В.А. Письменецкий, М.Ю. Гуртовой // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Энергосберегающие технологии и оборудование. – 2012. – №58. – С. 31 – 35.

[11] IEC 62196-1:2014 Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 1: General requirements. 2014. 176 p. [Електронний ресурс]. – 2023. –Режим доступу до ресурсу: https://webstore.iec.ch/publication/6582.

[12] Качан Ю.Г., Шрам О.А. Щодо доцільної схеми приєднання відновлюваних джерел енергії до промислових електромереж / Ю.Г. Качан, О.А. Шрам // Відновлювана енергетика. – 2023. – Вип. 2(73). – С. 11-17. DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.2(73).11-17.

[13] Ramos H.M., Amaral M.P., Covas D.I.C. Pumped-Storage Solution towards Energy Efficiency and Sustainability: Portugal Contribution and Real Case Studies / H.M. Ramos, M.P. Amaral, D.I.C. Covas // Journal of Water Resorce and Protection. – 2014. – Vol. 6. – P. 1099 - 1111.

[14] Botterud A., Levin T., Koritarov V. Pumped Storage Hydropower: Benefits for Grid Reliability and Integration of Variable Renewable Energy, Argonne National Laboratory, 2014. – 56 p.

[15] Кудря С.О., Рєпкін О.О., Яценко Л.В., Шинкаренко Л.Я., Ткаленко М.А. Концепція дорожньої карти розвитку водневої енергетики україни на період до 2035 року / С.О. Кудря, О.О. Рєпкін, Л.В. Яценко, Л.Я. Шинкаренко, М.А Ткаленко // Відновлювана енергетика. – 2019. – Вип. 4(59). – С. 22-28. https://doi.org/10.36296/1819- 8058.2019.4(59).22-28.

[16] ‘Hydrogen Economy’ Offers Promising Path to Decarbonization. [Електронний ресурс]. – 2023. – Режим доступу до ресурсу: https://about.bnef.com/blog/hydrogen-economy-offers-promising-path-to-decarbonization/ (Дата доступу: 04.09.2023).

Shram, О., & Kachan, Yu. (2023). Determination of appropriate energy storage devices in the power grids of industrial enterprises. Journal of Kryvyi Rih National University, 21(2), 52-59. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2023-1-57-52-59