때로는 하나보다 둘이 더 나을 때도 있습니다. 태양 에너지와 저장 기술을 결합하는 것이 그러한 사례 중 하나입니다. 그 이유는 태양에너지가 항상 에너지가 가장 필요한 시기에 생산되는 것은 아니기 때문입니다. 최대 전력 사용량 자주 발생합니다 여름 오후와 저녁 태양광 발전량이 줄어들 때. 이 시기에는 기온이 가장 뜨거울 수 있으며, 낮 시간에 일하는 사람들은 집에 돌아와 전기를 사용하여 집을 식히고, 요리하고, 가전제품을 작동하기 시작합니다.
저장 장치는 태양이 빛나지 않을 때에도 태양 에너지가 전력 공급에 기여하는 데 도움이 됩니다. 또한 태양 에너지가 그리드에서 흐르는 방식의 변화를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 변화는 빛을 받는 햇빛의 양의 변화에 기인합니다. 광전지 (PV) 패널 또는 태양열 발전 집중 (CSP) 시스템. 태양 에너지 생산은 계절, 시간대, 구름, 먼지, 연무 또는 그림자, 비, 눈, 흙과 같은 장애물의 영향을 받을 수 있습니다. 때로는 에너지 저장 장치가 태양 에너지 시스템과 같은 위치에 있거나 바로 옆에 배치되고, 때로는 저장 시스템이 독립형으로 배치되는 경우도 있지만, 어느 구성에서든 태양 에너지를 에너지 환경에 보다 효과적으로 통합하는 데 도움이 될 수 있습니다.
에너지 저장이란 무엇입니까?
'저장'은 전기를 모아서 다른 형태의 에너지(화학적, 열적, 기계적)로 저장했다가 필요할 때 사용할 수 있도록 방출할 수 있는 기술을 의미합니다. 리튬 이온 배터리 그러한 기술 중 하나입니다. 에너지 저장 장치를 사용하는 것이 결코 100% 효율적이지는 않지만(일부 에너지는 에너지를 변환하고 검색하는 과정에서 항상 손실됩니다), 저장 장치를 사용하면 에너지가 생성된 시점과 다른 시점에 에너지를 유연하게 사용할 수 있습니다. 따라서 스토리지는 시스템 효율성과 탄력성을 높일 수 있으며, 수요와 공급을 일치시켜 전력 품질을 향상시킬 수 있습니다.
저장 시설은 저장할 수 있는 총 에너지량인 에너지 용량(보통 킬로와트시 또는 메가와트시)과 주어진 시간에 방출할 수 있는 에너지의 양인 전력 용량이 모두 다릅니다( 일반적으로 킬로와트 또는 메가와트). 스토리지의 다양한 에너지 및 전력 용량을 사용하여 다양한 작업을 관리할 수 있습니다. 단 몇 분 동안 지속되는 단기 저장은 지나가는 구름으로 인해 출력이 변동하는 동안 태양광 발전소가 원활하게 작동하도록 보장하는 반면, 장기 저장은 태양 에너지 생산량이 낮거나 주요 기상 현상이 발생하는 동안 며칠 또는 몇 주 동안 공급을 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. , 예를 들어.
스토리지와 태양광 결합의 장점
전기 부하 균형 – 저장 장치가 없으면 전기는 동시에 생성되고 소비되어야 합니다. 이는 전력망 운영자가 과잉 발전 및 전력망 신뢰성 문제를 방지하기 위해 일부 발전량을 오프라인으로 전환하거나 "절감"할 수 있음을 의미할 수 있습니다. 반대로, 일몰 후나 흐린 날에는 태양광 생산량은 적지만 전력 수요는 많을 수도 있습니다. 발전량이 많고 전력 소비가 적을 때 채우거나 충전한 후 부하나 수요가 높을 때 분배할 수 있는 저장소를 입력합니다. 태양에서 생산된 전기 중 일부를 저장하면 해가 진 후를 포함하여 전력망 운영자가 필요할 때마다 해당 전기를 사용할 수 있습니다. 이런 식으로 보관은 햇빛에 대한 보험 정책 역할을 합니다.
"확고한" 태양광 발전 - 단기 저장을 통해 발전량의 급격한 변화가 태양광 발전소의 출력에 큰 영향을 미치지 않도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 소형 배터리를 사용하여 지나가는 구름으로 인한 짧은 발전 중단을 극복하고 그리드가 안정적이고 일관된 "확고한" 전기 공급을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
탄력성 제공 – 태양열 및 저장 장치는 정전 중에 백업 전력을 제공할 수 있습니다. 통신과 같은 지속적인 필수 서비스를 보장하기 위해 중요한 시설을 계속 운영할 수 있습니다. 태양열 및 저장 장치는 모바일 또는 휴대용 전력 장치와 같은 마이크로그리드 및 소규모 애플리케이션에도 사용할 수 있습니다.
에너지 저장 유형
전력망에서 가장 일반적인 유형의 에너지 저장은 양수 수력입니다. 그러나 태양광 발전소와 가장 자주 결합되는 저장 기술은 PV 발전소의 전기화학적 저장(배터리)과 CSP 발전소의 열 저장(유체)입니다. 압축 공기 저장 장치 및 플라이휠과 같은 다른 유형의 저장 장치는 매우 빠른 방전 또는 매우 큰 용량과 같은 다양한 특성을 갖고 있어 전력망 운영자에게 매력적일 수 있습니다. 다른 유형의 저장소에 대한 자세한 내용은 아래를 참조하세요.
양수식 수력발전
양수 수력 발전 물을 기반으로 한 에너지 저장 기술이다. 전기 에너지는 에너지 수요가 낮을 때 물을 저수지로 위쪽으로 펌핑하는 데 사용됩니다. 나중에 물은 언덕 아래로 다시 흘러 수요가 높을 때 터빈을 돌려 전기를 생산할 수 있습니다. 양수는 1929년부터 미국에서 사용되어 온 잘 검증되고 성숙한 저장 기술입니다. 그러나 이를 위해서는 자연 호수일 수도 있고 댐 건설을 통해 인공으로 만든 적절한 지형과 저수지가 필요하며 긴 규제 허가와 오랜 기간이 필요합니다. 구현 시간 및 대규모 초기 자본. 에너지 차익거래 외에 가변 재생에너지 통합을 위한 양수력 서비스의 가치가 완전히 실현되지 않아 재정적 회수 기간이 길어질 수 있습니다. 연방에너지규제위원회(연방 에너지 규제 수수료)에 대한 예비 허가 및 라이센스 요청을 통해 관심이 분명함에도 불구하고 양수 수력 발전이 최근 건설되지 않은 이유 중 일부는 다음과 같습니다.
전기화학적 저장
우리 중 많은 사람들이 노트북이나 휴대폰에 사용되는 것과 같은 전기화학 배터리에 익숙합니다. 배터리에 전기가 공급되면 화학반응이 일어나 에너지가 저장됩니다. 배터리가 방전되면 해당 화학 반응이 역전되어 두 전기 접점 사이에 전압이 생성되어 배터리 밖으로 전류가 흐르게 됩니다. 배터리 셀의 가장 일반적인 화학 물질은 리튬 이온이지만 다른 일반적인 옵션에는 납산, 나트륨 및 니켈 기반 배터리가 포함됩니다.
열 에너지 저장
열에너지 저장은 물이나 용융염과 같은 유체 또는 기타 물질을 사용하여 열을 저장하는 기술 계열입니다. 이 축열 물질은 에너지가 필요할 때까지 단열 탱크에 저장됩니다. 에너지는 가열 및 냉각에 직접 사용될 수도 있고 전기를 생산하는 데 사용될 수도 있습니다. 전기용 열 에너지 저장 시스템에서는 열을 사용하여 물을 끓입니다. 생성된 증기는 터빈을 구동하고 기존 발전소에서 사용되는 것과 동일한 장비를 사용하여 전력을 생산합니다. 열 에너지 저장은 작동 유체를 가열하기 위해 햇빛을 수신기에 집중시키는 CSP 플랜트에 유용합니다. 초임계 이산화탄소는 더 높은 온도를 활용하고 발전소의 크기를 줄일 수 있는 작동 유체로 연구되고 있습니다.
플라이휠 보관
플라이휠은 회전축에 부착된 무거운 바퀴입니다. 에너지를 소비하면 바퀴가 더 빨리 회전할 수 있습니다. 이 에너지는 바퀴를 발전기에 부착하여 추출할 수 있으며, 발전기는 전자기를 사용하여 바퀴의 속도를 늦추고 전기를 생산합니다. 플라이휠은 빠르게 전력을 공급할 수 있지만 많은 에너지를 저장할 수는 없습니다.
압축 공기 저장
압축 공기 저장 시스템은 탱크와 같은 대형 용기 또는 동굴과 같은 자연 구조물로 구성됩니다. 압축기 시스템은 가압된 공기로 가득 찬 용기를 펌핑합니다. 그러면 공기가 방출되어 전기를 생산하는 터빈을 구동하는 데 사용될 수 있습니다. 기존 압축 공기 에너지 저장 시스템은 방출된 공기를 천연 가스 전력 사이클의 일부로 사용하여 전기를 생산하는 경우가 많습니다.
태양광 연료
태양광 발전은 에너지를 공급하기 위해 연소(연소)되거나 소비될 수 있는 새로운 연료를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 태양 에너지를 화학 결합에 효과적으로 저장합니다. 연구자들이 조사하고 있는 가능한 연료 중에는 물 속의 산소를 분리하여 생성되는 수소와 수소와 이산화탄소를 결합하여 생성되는 메탄이 있습니다. 메탄은 전기를 생산하거나 주택 난방을 하는 데 흔히 사용되는 천연가스의 주성분입니다.
가상 스토리지
우리가 이미 가지고 있는 장치를 사용하는 방식을 변경함으로써 에너지를 저장할 수도 있습니다. 예를 들어, 예상되는 전기 수요가 최고조에 달하기 전에 건물을 난방 또는 냉방함으로써 건물은 해당 열 에너지를 "저장"할 수 있으므로 나중에 전기를 소비할 필요가 없습니다. 건물 자체가 찬 공기나 따뜻한 공기를 저장해 보온병 역할을 하고 있다. 유사한 프로세스를 온수기에 적용하여 하루 동안 수요를 분산시킬 수 있습니다.
궁극적으로 주거용 및 상업용 태양광 고객, 유틸리티 및 대규모 태양광 사업자 모두가 혜택을 누릴 수 있습니다. 태양광 플러스 저장 시스템. 연구가 계속되고 태양 에너지 및 저장 비용이 낮아지면 모든 미국인이 태양 에너지 및 저장 솔루션에 더 쉽게 접근할 수 있게 될 것입니다.
