Mi bin lusim planti aua tumas long ritim ol wait pepa na ol 'spec sheet' longstoa bilong eneji. Na dispela em samting mi painimaut: olgeta hap bilong graun i no stret na i gutpela moa long planti atikol i save mekim.
Olgeta manmeri i save toktok long ol bateri. Em i orait-ol i stap long olgeta hap nau. Tasol eneji stoa? Em i wanpela bikpela toktok moa. Mipela i toktok long olgeta samting stat long ol bikpela wara i stap antap long ol maunten i go inap long ol hap ain i tantanim insait long ol 'vacuum chamber'. Sampela bilong ol dispela teknoloji i bin stap stat long taim tumbuna bilong yu i pikinini yet. Ol narapela i stap planti long ol lab na ol PowerPoint presentesen.
Larim mi soim yu long wanem samting i stap ausait.
Olpela Wokhos Nogat Man i Toktok Long En
Pumped hydro storage. Em i no gutpela, a? Tupela wara i stap long narapela narapela mak, sampela 'turbine', wara i ron i go antap na kam daun. Simpol fisiks.
Tasol dispela em samting-dispela "boring" teknoloji i save lukautim klostu 95% bilong olgeta grid-skel eneji stoa long wol. Nainti-faiv pesen. Taim ol manmeri i toktok long ol kemistri bilong ol bateri na tok pait long 'lithium' na 'sodium', 'pumped hydro' i save mekim wok bilong en isi isi long baksait.
Dispela tingting em i isi tru. Taim pawa i no gat bikpela pe (planti taim long nait, o taim san i lait na ol sola panel i pairap), yu save pamim wara i go antap long wanpela hul wara. Taim ol prais i go antap o askim i go antap, yu larim wara i ron i go daun gen long ol 'turbine'. Gutpela wok i stap klostu long 70-85%, we i no gutpela olgeta, tasol spes bilong putim samting i bikpela tru. Mipela i toktok long ol samting we inap long putim gigawatt-aua bilong pawa. I no megawatt-aua. Gigawatt-aua. Traim long mekim olsem wantaim 'lithium-ion'.
Tru tumas, i gat wanpela hevi. Yu nidim jiografi. Yu nidim tupela wara. Yu nidim stretpela 'elevation difference'. Yu no inap tru long wokim wanpela bilong ol dispela long Kansas. Envairomen pemit tasol i save kisim planti yia. Na ol kos bilong pastaim? Astronomical. Tasol taim ol i wokim pinis, ol dispela plent i save wok inap 50, 60, sampela taim 80 yia. Fasiliti bilong Bath County long Virginia i bin wok stat long 1985 na i no soim olsem em bai stop.
Kompresen Ea: Rot Aninit long Graun
Kompresed ea eneji stoa (CAES) em i narakain kasen bilong pamp haidro. Yu no muvim wara, yu wok long daunim win i go insait long ol hul aninit long graun-ol 'salt dome', ol 'depleted natural gas fields', ol 'aquifers', na wanem kain 'geological formations' i stap.
Long taim bilong -peak aua, ol lektrik kompresa i save subim win i go insait long ol dispela spes aninit long graun long presa we bai mekim yau bilong yu i pairap taim yu tingim ol. Taim yu nidim pawa, win we ol i bin presim i save go aut, na i save hat (planti taim wantaim 'natural gas', we em i no grinpela hap), na i save ran i go insait long ol 'turbine'.
I gat tupela komesel CAES plent tasol i wok nau. Tu. Wanpela long Jemani we i bin wok stat long 1978, na wanpela long Alabama stat long 1991. Teknoloji i wok, klia tru. Tasol ol samting bilong graun i strong, na ol samting bilong ekonomi i no bin kamap gut long planti hap. Tasol, ol risetsa i wok long wokim ol nupela vesen-adiabatic sistem we i save kisim na yusim gen hat bilong kompresen, na i no gat nid long ges. Ol dispela i stap planti long ol pailot projek nau.
Ol 'flywheels': Pure Mechanical Beauty
Mi mas tok tru olsem ol 'flywheels' em ol feveret bilong mi. I gat wanpela gutpela samting long putim eneji olsem 'rotational motion'.
Wanpela 'flywheel system' em i wanpela hevi 'rotor' we i save tantanim insait long wanpela 'vacuum chamber', na ol i save hangamapim long ol 'magnetic bearing' bilong daunim 'friction'. Taim yu gat planti pawa, ol mota i save tanim 'flywheel' hariap. Taim yu nidim pawa bek, dispela 'spinning mass' i save kirapim wanpela jenereta. Ol samting bilong fisiks i klin, na i isi long kliagut long en.
Ol 'flywheel' i save mekim ol samting we ol bateri i no laikim: ol i save 'charge' hariap, planti milion 'cycles' long laip bilong ol, na ol i save skelim ol 'instantaneous response times' long 'miliseconds'. Ol i gutpela tru long 'frequency regulation'-ol liklik, oltaim senis we grid i nidim long stap gut long 60 Hz stret (o 50 Hz, i dipen long wanem hap yu stap long en).
Wanem samting ol i no gutpela long en? Putim pawa longpela taim. Maski ol i gat ol gutpela 'magnetic bearing' na klostu -gutpela 'vacuum', ol 'flywheel' i save lusim strong bilong ol long 'friction' long taim. Larim wanpela i sindaun inap wanpela de na yu lusim bikpela hap bilong strong bilong yu. Larim i stap inap wanpela wik na, orait, noken wari.
Olsem na ol 'flywheels' i save stap long wanpela hap tasol: sotpela-taim, bikpela-pawa aplikesen. Ol data senta i save yusim ol olsem bris pawa insait long sampela seken tasol we ol disel jenereta i save kirap. Sampela transit sistem i save kisim bek 'braking energy' i go insait long ol 'flywheels' na tromoi i go bek long namba tri rel insait long sampela seken tasol. NASA i bin pilai wantaim ol long ol speskeft.
Ol bateri: Kategori we olgeta manmeri i save tingim
Orait, yumi ken toktok long ol bateri. Ol opsen bilong 'electrochemical' i bin kamap bikpela tru long ol laspela yia, na tru tru dispela i save paulim tingting bilong ol.
Lithium-ioni bosim toktok long gutpela as. Bikpela eneji densiti i min olsem i gat moa stoa long liklik spes. Gutpela 'cycle life', moa yet wantaim ol nupela kemistri. Ol kos i bin pundaun tru-olsem, i bin pundaun 90% stat long 2010 i bin pundaun tru. Fon bilong yu, laptop bilong yu, ol lektrik kar, na moa yet, grid stoa olgeta i save ron long ol kain kain 'lithium-ion'.
Tasol "lithium-ion" em i no wanpela samting. Em i wanpela famili. Lithium iron phosphate (LFP) i save lusim sampela eneji densiti bilong gutpela sefti na longpela laip-no gat kobalt, we i bikpela samting long sait bilong etik na ekonomiks. Ol kampani bilong Saina i bin go insait long LFP, na nau em i kisim ples bilong en. Long wankain taim, nikel-manganese-kobalt (NMC) i save putim moa eneji long wan wan kilogram, we i bikpela samting taim yu traim long givim wanpela lektrik kar gutpela ranj.
Tudak sait bilong litiam-ion? Ranawe bilong hat. Ol dispela bateri inap long paia nogut tru sapos ol i bagarap, o ol i sasim tumas, o ol i no laki. Wok bilong wokim ol samting em i nidim planti pawa. Ol saplai sen bilong 'lithium' na 'cobalt' i gat ol 'ethical baggage' bilong ol yet. Na taim ol infrastraksa bilong risaikel i wok long kamap gutpela, planti ol bateri we i pinis i save go yet long ol ples pipia.
Ol bateri i ronkisim narapela rot olgeta. Ol i no save putim pawa insait long ol strongpela 'electrodes', ol i save yusim ol 'liquid electrolytes' insait long ol 'external tank'. Yu laikim moa eneji kapasiti? Kisim ol bikpela tenk tasol. Pawa na eneji i no pas wantaim, na dispela i senisim olgeta tingting bilong disain.
Ol 'vanadium redox flow' bateri (VRFBs) em ol i nambawan bateri. Ol i save stap oltaim oltaim-mipela i toktok long 15,000 i go inap 20,000 saikel, ating moa. Nogat bagarap long dip 'discharge'. Electrolyte i no save bagarap; em i save ron i go i kam insait long sel stak. Insait long 25 yia, yu ken rausim 'electrolyte', salim i go long narapela hap, na yusim yet.
Tasol ol 'flow battery' i bikpela tru. Low energy density i min olsem ol i no inap long ol kar o ol 'portable' aplikesen. Vanadium tu i no liklik pe. Long grid-skel stoa we 'footprint' i no bikpela samting na longpela laip i bikpela samting? Ol i wok long luk nais moa yet.
Lead-asidem i namba wan bateri we yu ken sasim gen, na i no senis stat long 1859. Ka bilong yu i stat wantaim wanpela. Ol i no gat bikpela pe, ol i save gut long en, na 98% ol i ken yusim gen. Tasol laip bilong 'cycle' i no gutpela tumas, 'energy density' i no gutpela, na ol i hevi. Long ol grid aplikesen, ol i bin senisim planti, tasol ol i stap yet long ol bek-ap pawa sistem we kos i bikpela samting moa long olgeta narapela samting.
Sodium-ionem i nupela man i kisim bikpela luksave. Sodium i stap long olgeta hap-long solwara-olsem na ol wari bilong saplai sen i pinis olgeta. Wok bilong wokim samting i ken yusim gen ol samting bilong faktori we i gat 'lithium-ion' i stap pinis. Pefomens i no stap yet long mak bilong 'lithium-ion', tasol em i wok long pasim spes hariap. CATL i bin statim bikpela prodaksen long 2023. Insait long 5-pela yia, 'sodium-ion' inap long kisim bikpela maket sea bilong ol 'stationary storage'.
Mi mas toknikel-kadmiam(ol i save yusim yet long sampela indastriel aplikesen, maski 'cadmium' em i samting nogut na EU i tambuim),nikel-metal haidrait(tingim Prius pastaim long em i kamap lithium?), nasodium-sulfur(ol sistem bilong hai-temperature we ol kampani bilong Japan i bin subim strong long 2000s). Tasol long dispela taim mi wok long listim ol samting bilong listim ol tasol. Tru tru em olsem ol 'lithium-ion' na 'flow batteries' em ol samting we i save kamap, na 'sodium-ion' i save kamap hariap.
Stoa bilong Hat: Hat olsem wanpela Bateri
Em hia wanpela kategori we i no kisim inap luksave: putim pawa olsem hat (o kol).
Sol we i meltem i hau ol sola pawa plent i wok long nait. Ol mira i save lukluk long lait bilong san i go long wanpela taua, na i save hatim sol i melt i go inap 500-600 digri. Dispela sol i save stap insait long ol tenk we i gat insulet, na taim yu nidim pawa, yu save yusim long wokim stim na ranim wanpela 'turbine'. Gemasolar plent long Spain inap long kamapim pawa inap 15 aua bihain long san i go daun. Crescent Dunes long Nevada i save holim inap hat bilong 10-pela aua bilong jeneresen.
Gutpela samting long sol we i melt em olsem em i no gat bikpela pe bilong putim long hat. Em i no gat bikpela pe tumas long wan wan kWh winim ol bateri. Samting we i no gutpela em 'round-trip efficiency-yu lusim planti samting long senisim hat i go long pawa na kam bek.
Stoa bilong aisem i wankain olsem taim-sifting. Ol bisnis bilding i save mekim wara i kamap ais long nait taim pawa i no antap tumas, na bihain ol i save yusim dispela ais long givim ea kondisen long taim bilong apinun. Em i no luk nais, tasol em i wok. Disney World i yusim dispela. Planti opis bilding long ol ples we i gat hatpela san i save yusim dispela. Yu yusim ais olsem bateri bilong mekim ol samting i kol.
I gat ol nupela tingting tu:Ol bateri bilong Carnotwe i save putim pawa olsem hat na senisim i go bek long rot bilong yusim ol 'heat engine', ol hot wara tenk we i save senisim taim- pawa bilong hatim pawa, sisenal 'thermal storage' bilong olgeta neiba. 'Thermal universe' i dip tru.
Hydrogen: The Wildcard
Hydrogen energy storage i gat ol strongpela sapota na ol strongpela sutim tok, na tru tumas, tupela wantaim i gat gutpela tingting.
Apil em i isi: yusim planti pawa bilong brukim wara i go long haidrojen na oksijen (electrolysis). Putim haidrojen. Taim yu nidim pawa, ranim long wanpela 'fuel cell' o kukim long wanpela 'turbine'. Haidrojen inap long bungim bikpela pawa longpela taim tru-wik, mun, o sisen tu.
Ol tok kros i wankain olsem: 'round-trip efficiency em i nogut tru. Yu lusim 30% long 'electrolysis'. Yu lusim moa long kompresen o 'liquefaction'. Yu lusim moa taim yu senisim i go bek long pawa. Long pinis-i go inap long-pinis, yu ken kisim bek 30-40% bilong strong bilong yu pastaim. Skelim dispela wantaim 85-90% bilong 'lithium-ion'.
Olsem na wanem taim haidrojen i gat as bilong en? Taim yu laik bungim bikpela pawa tru longpela taim. Taim yu rausim kabon long ol indastrial proses we i nidim bikpela hat. Taim yu nidim wanpela eneji karia we yu ken karim i go longwe. Taim ol narapela opsen i no inap long mekim wok.
Jemani i bin bet bikpela long haidrojen. Japan tu i olsem. Australia i wok long wokim ol infrastraksa bilong salim grin haidrojen i go long Esia. Sapos dispela bet i kamap gutpela o nogat, dispela i dipen long ol kos i kam daun hariap moa long ol bateri i kamap gutpela-na ol bateri i wok long kamap gutpela hariap.
Ol samting bilong Ultra-Sotpela-Durasen
Ol 'supercapacitors'putim eneji long rot bilong 'electrostatic' na i no long rot bilong 'electrochemical'. Ol i ken sasim na discharge klostu wantu tasol, karim planti milion saikel, na givim bikpela pawa densiti. Samting ol i no inap mekim em long bungim planti pawa. Wanpela 'supercapacitor' benk we sais bilong en i wankain olsem wanpela kontena bilong salim samting i ken holim wanem samting wanpela bateri pek we i bikpela olsem wanpela sutkes i holim.
Gutpela samting bilong ol em ol sotpela pairap: 'regenerative braking' insait long ol 'transit system', 'smoothing power delivery' insait long ol 'renewable installations', givim dispela 'split-second bilong pawa we UPS i nidim pastaim long ol bateri i kisim ples bilong en.
Superconducting magnetic energy storage(SMES) em i moa narakain. Putim pawa insait long wanpela magnetik fil we ol 'superconducting coils' i kamapim we ol i mekim i kol i go long 'cryogenic' tempereja. Klostu-bekim hariap, nogat bagarap, laip i no gat pinis bilong en. Tasol ol kos na hevi bilong lukautim ol 'superconducting temperature' i mekim na SMES i stap insait long ol liklik wok-planti taim pawa kwaliti bilong ol 'semiconductor fabs' na ol narapela samting we ol 'voltage sags' i save kostim planti milion dola.
Gravity Storage: Nupela Olpela Tingting
Wanpela moa kategori we i gutpela long kolim: ol sistem we i gat 'gravity-' we i no gat 'pumped hydro'.
Energy Vaulti wokim ol kren sistem we i save bungim na rausim ol bikpela simen blok. Apim ol blok taim pawa i no gat bikpela pe, daunim ol long rot bilong ol jenereta taim yu nidim pawa. Em i 'pumped hydro' na i no gat wara, tru tru.
Ol narapela kampani i wok long painim ol main we ol i lusim pinis-daunim ol hevi samting i go daun long 'shaft', na apim ol i go antap gen. O ol taua ol i wokim long as bilong en. O ol tingting we i gat ol 'railcars' we i pulap long ol ston long ol rot we i go daun.
Juri i no klia yet sapos ol dispela inap long resis long sait bilong ikonomik. Eneji densiti bilong graviti stoa em i liklik tru-yu nidim planti mas na hait long putim gutpela eneji. Tasol ol lain i sapotim dispela tok i tok olsem sapos ol i yusim ol samting we i no gat bikpela pe (simen, ston) na ol isipela masin, dispela inap long winim ol bateri long pe bilong ol wok we i save stap longpela taim.
Olsem na Wanem samting i bikpela samting tru?
Sapos yu bin ritim dispela buk, ating yu tingting planti olsem: wanem teknoloji i win?
Rong askim.
Eneji stoa em i no wanpela wina-tek-olgeta maket. Ol narapela narapela teknoloji i fit long ol narapela narapela wok bihainim longpela taim, taim bilong bekim, ples, kos straksa, na aplikesen.
Yu nidim 'frequency regulation' insait long 'miliseconds'? Ol 'flywheel' o ol bateri. Yu nidim 4-pela aua bilong bek-ap bilong wanpela sola plent? Ol bateri bilong 'lithium-ion' o 'flow'. Yu mas senisim 'seasonal renewable surplus'? Ating 'hydrogen', o 'pumped hydro' sapos 'geography' i orait. Yu laik mekim wanpela bilding i kol long taim we planti manmeri i laikim? Stoa bilong ais.
Grid bilong bihain taim bai no inap ron long wanpela 'storage technology' tasol. Em bai putim planti teknoloji-supercapacitor bilong bekim hariap, ol bateri bilong sampela minit i go inap long aua, pam haidro bilong ron long olgeta de, haidrojen o thermal bilong longpela taim. Olgeta wan wan hap insait long 'duration spectrum' bai i gat wanem kain teknoloji i gat gutpela ekonomiks long dispela aplikesen.
Gutpela samting em olsem ol kos i wok long pundaun long klostu olgeta bilong ol dispela kategori. Pe bilong ol 'lithium-ion' bateri i go antap tru. Ol 'electrolyzer' i bihainim wankain 'learning curve'. Wok bilong kamapim ol 'flow battery' i wok long go antap. Maski 'pumped hydro' i wok long lukim ol nupela samting wantaim ol 'closed-loop' sistem na ol 'underground reservoir'.
Tenpela yia i go pinis, i no gat wanpela bilong ol dispela samting i luk olsem em i gutpela long sait bilong ekonomi. Nau? Storage em i nambawan hap bilong eneji sekta we i wok long gro hariap tru.