La aplicación de суперконденсаторов EDLC en energía renovable. La práctica mundial

La aplicación de суперконденсаторов de doble capa (Electric Double Layer condensadores) en países tecnológicamente desarrollados del mundo sigue creciendo. Si en 2011 el volumen de mercado fue de poco más de $ 550 millones, en el año en curso, el consumo de суперконденсаторов debe superar los $ 2 mil millones, y que en el año 2025 será de $ 8 mil millones (fig. 1). Esto es debido a que el uso de суперконденсаторов en muchos casos, permite realizar más eficientes, sostenibles y económicamente decisiones informadas, y en algunos casos ir en principio, una nueva técnica y tecnológica de nivel. El distintivo суперконденсаторов son:

1. La elevada densidad de potencia, lo que hace que суперконденсаторы mejor herramienta para el trabajo con bruscos y cambios significativos en la potencia y eficientemente para la estabilización de los parámetros de la corriente.

2. Alta velocidad de carga/descarga, lo que permite aplicar de manera efectiva суперконденсаторы en los sistemas de recuperación de energía y la compensación de impulso de la potencia.

3. Amplio rango de temperatura de -40 a 65 °C, lo que garantiza su aplicación en los diferentes sistemas de alumbrado de ejecución sin necesidad de los sistemas climáticos.

4. Duración de no menos de 10 años (un millón de ciclos de carga/descarga), lo que elimina la necesidad de frecuentes sustituciones y reduce los costos de operación.

5. La estanqueidad y el respeto al medio ambiente, lo que elimina la necesidad de los costes de explotación y los costos de las actividades ambientales.

6. Compacto, de reducidas dimensiones y peso, lo que hace que суперконденсаторы eficaces para autónomos y de las aplicaciones móviles.






El uso de суперконденсаторов en muchos casos, permite realizar más eficientes, sostenibles y económicamente decisiones informadas, y en algunos casos ir en principio, una nueva técnica y tecnológica de nivel

Los principales consumidores de суперконденсаторов en el mundo son los países europeos, estados unidos y países de asia, como china, japón y corea del sur.

Los principales fabricantes de суперконденсаторов son las siguientes empresas: Maxwell Technologies (estados unidos), Panasonic, NEC Tokin, Cooper Electronic Technologies, Seiko Instruments, Nippon-Chemi-Con (todo japón) y Nesscap (corea del sur), que representan el 70 % del mercado (fig. 2).

Суперконденсаторы se utilizan en la actualidad en casi todas las industrias, sin embargo, a los consumidores principales se puede atribuir a la de los fabricantes de la electrónica, el transporte, la energía, incluidas las energías renovables, y el equipo de musculación (fig. 3).

La aplicación de la misma суперконденсаторов en energía renovable relevante en la fuerza de su original de inestabilidad, especialmente si hablamos de ветрогенераторах o energía solar. Para asegurar la necesaria finales de la calidad y estabilidad de los volúmenes generados por ellos, de la electricidad, así como integrar las energías renovables en unificadas, redes de distribución, es necesario realizar costosas actividades de ocio, y en este caso, el uso суперконденсаторов se convierte en una alternativa eficaz de las soluciones tradicionales.

En la práctica mundial en energía renovable суперконденсаторы encuentran aplicación en las siguientes áreas (tabla. 1).

Uno de los usos más comunes de суперконденсаторов es su uso como parte de los sistemas de gestión de la orientación (rotación) de las palas de las turbinas enercon con el fin de garantizar la máxima generación de energía eléctrica y evitar la rotura de las palas a una gran velocidad de viento, de los llamados sistemas de Pitch control (fig. 4).

Hoy en día se aplican hidráulicos y eléctricos del sistema, cuando este último se aplican cada vez más a causa de su sostenibilidad, y los más bajos costos operativos. En la actualidad, aproximadamente el 30% de enercon en el mundo están equipados con суперконденсаторами, que proporcionan la necesaria al girar las aspas potencia de choque, la estabilización de la configuración y el mantenimiento de la fuente de alimentación en breve errores de tensión, así como con la seguridad y la correcta orientación de las palas.






Суперконденсаторы se utilizan en la actualidad en casi todas las industrias, sin embargo, a los consumidores principales se puede atribuir a la de los fabricantes de la electrónica, el transporte, la energía, incluidas las energías renovables, y el equipo de musculación

El porcentaje de aplicación de суперконденсаторов en los sistemas de Pitch control constante aumento, principalmente debido a la eliminación de las baterías debido a que el uso de суперконденсаторов resulta más fiable y económica (fig. 5).

A la fecha, el desarrollo de la utilización суперконденсаторов para enercon ha alcanzado la etapa de la formulación de los estándares de la industria суперконденсаторных unidades (fig. 6).

Otro de un uso común es el uso de суперконденсаторов como parte de un "híbrido" de los sistemas de acumulación de energía, junto con el almacenamiento de baterías. En los datos de los sistemas de суперконденсаторы y baterías compensan las deficiencias de los demás. Las pilas recargables se utilizan como unidad principal de energía, mientras que суперконденсаторы proporcionan impulsos modos de trabajo, compensando inestable la generación de fuentes de energía renovables y los cambios rápidos en la carga (fig. 6). Además, суперконденсаторы protegen las baterías de la decadencia de la tensión y alta corriente de carga/ descarga. De la necesidad de baterías puede reducir cinco veces, y la duración de la batería ha aumentado más de dos veces.

Un sistema híbrido de almacenamiento de energía, en muchos casos, son la solución más eficaz la integración de fuentes de energía renovables en las redes de distribución, la compensación de impulso de la potencia de la carga, el almacenamiento de energía de recuperación, etc., de lo que hay ya multitud de pruebas empíricas.






Uno de los más grandes de energía estadounidense de empresas de Duke Energy, se enfrentó con la necesidad de soportar los costos significativos relacionados con la modernización de la infraestructura existente cuando se conecta la energía renovable a la red de distribución. Con el fin de suavizar inestable solar de generación de compensación de impulso de la potencia y el mantenimiento de la carga durante los períodos de baja generación ha instalado un híbrido de la unidad en la composición de la суперконденсаторов 277 kw / 8,0 kw-h y baterías de 50 kw / 300 kw-h Суперконденсаторы rápidamente compensan como el cambio de la potencia solar de generación, y la supresión de la carga, ahorrándole así las baterías de la degradadas, sus modos de carga/descarga. La batería, sin embargo, proveen a largo plazo de la acumulación de la energía solar y mantener la carga en el más óptimo para este periodo de tiempo. En consecuencia, se garantizó la reducción de los costos de capital en un 10-15 % y reducir los costos de transacción de 30% en comparación con el uso de sólo la batería.

Otro ejemplo del uso eficaz de "híbridos" de los sistemas de almacenamiento de energía puede servir proyecto de Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA). Más del 80 % de los consumos de este proyecto de 500 Gwh de energía corresponden a garantizar el movimiento por ferrocarril. La recuperación de energía de frenado podría resultar en ahorros sustanciales en el consumo de electricidad. Como consecuencia, se ha desarrollado e instalado "un híbrido" sistema de acumulación de energía "суперконденсатор — batería", diseñado para realizar las siguientes funciones principales:

1. La recuperación de energía de frenado. Суперконденсаторы acumulan la energía de frenado, determinando el aumento de tensión en la red de contacto. Este proceso ocurre miles de veces al día y con una duración promedio de 15 a 20 segundos.

2. Modulación de la carga para garantizar el control de la frecuencia en el mercado energético. En un promedio de 90 minutos al día se gasta en el proceso de recuperación de energía de frenado, respectivamente, el resto del tiempo se utiliza para la realización de esta función.

Como resultado, se logró el 20% de reducción del consumo de energía de la red, así como de 800 kw de modulación de la potencia con la posibilidad de conexión rápida. Ya que es un servicio de pago proporcionada por el operador de la energía, esta función trae SEPTA de más de $ 200 mil de los ingresos de cada año.






Confirmada la investigación y la práctica la eficacia de la aplicación de суперконденсаторов para autónomos, sistemas de energía, donde las principales o las únicas fuentes de energía renovable o generadores diesel

Como ejemplo de la eficacia de la solución de compensación de impulsos de potencia mediante el суперконденсаторов se puede citar el proyecto de puerto de aguas profundas de Yangshan en china, situado cerca de shanghai. 23 portuarias de la grúa constantemente se producían cambios significativos (disposición) de la tensión de una duración de 10 a 15 segundos. Ya que el puerto se encuentra a 20 millas de la costa, el aumento de la potencia suministrada y la tira adicional, los cables fueron muy costosa solución. Como solución alternativa se ha desarrollado y está суперконденсаторный la unidad de potencia de 3 Mw / 17,2 kw-h, y proporciona 20 segundos para el apoyo y la compensación de la caída de tensión durante el funcionamiento de las grúas. A la fecha, el sistema se emplean más de dos años. En consecuencia, se garantizó el 38% de reducción en el consumo de electricidad en los picos de los modos de ahorro de consumo de energía eléctrica fue de us $ 2,9 millones, así que el ahorro por aumentar la eficiencia y reducir los costos operacionales fue de $ 41 millones

Cabe señalar también el otorgamiento de la investigación y la práctica la eficacia de la aplicación de суперконденсаторов para autónomos, sistemas de energía, donde las principales o las únicas fuentes de energía renovable o generadores diesel. En primer lugar, se trata de los hogares y ciudades, donde no hay electricidad, pero no sólo ellos. Como ejemplo se puede citar infraestructura viaria, que es especialmente importante para rusia, donde las carreteras grande, a la electricidad, no.

Sistemas autónomos, tiene sentido utilizar en los casos en que las principales fuentes de energía eléctrica tan retirado de la carretera y de los equipos de la infraestructura vial, que el tendido de las redes de cable para la alimentación de la carga sale relativamente caro, cuando existe la necesidad temporal de garantizar el suministro de electricidad, por ejemplo, en los casos de la construcción y reparación de carreteras y cuando sea necesario para garantizar una larga duración (10 años) en el modo sin conexión en un amplio rango de temperaturas (de -40 a +65 °C), sin necesidad de mantenimiento frecuente y sustituciones.

Суперконденсаторы utilizados de forma independiente o como parte de un "híbrido" de los sistemas de acumulación de energía, son una solución eficaz cuando la construcción de sistemas automáticos de suministro de electricidad de estaciones de servicio, puntos de recogida de las tarifas de los peajes en las carreteras de pago, tráfico de teléfonos de emergencia, парконов, cámaras de vigilancia, sistemas de comunicación y transmisión de datos. El uso de paneles solares, junto con суперконденсаторами como depósitos de almacenamiento de energía permite organizar de manera eficiente el alumbrado de la calle y el marcado, la iluminación de las señales de tráfico y los punteros, etc.






Conclusiones

Суперконденсаторы son uno de los tres elementos básicos de unidades/ fuentes de energía y ocupan, por sus características, una posición intermedia entre los condensadores y baterías. Gracias a las propiedades únicas de los volúmenes de consumo суперконденсаторов en el mundo aumenta de forma continua. En la actualidad, суперконденсаторы se aplican en casi todos los sectores de la industria mundial, y proyectos de energía renovable aquí no es la excepción (la tabla. 2).

Los estudios y la práctica en la experiencia mundial muestra que en la mayoría de los casos, la aplicación de суперконденсаторов en todas las etapas, desde la generación de energía eléctrica por fuentes de energía renovables hasta los consumidores finales, es la solución más eficiente desde el punto de vista técnico y de coste total de propiedad y el impacto ambiental.

Rusa del programa estatal de ahorro de energía y mejorar la eficiencia energética hasta el año 2020, se prevé la dotación de la producción de electricidad a partir de fuentes renovables de energía para 2020, a nivel de 4,5 % (del total de la producción de electricidad en 2020), lo que implica la creación de capacidad de generación a partir de fuentes renovables de energía, la infraestructura para su conexión a redes de distribución primaria, de los sistemas de acumulación, almacenamiento y transmisión de energía, etc.

Sería útil para los desarrolladores y creadores de los datos de las decisiones que tome en cuenta ya existente de adquirida la experiencia mundial y considerado el uso de суперконденсаторов como una de las alternativas que en muchos casos puede ser la solución más eficiente.





publicado



 

Fuente: www.c-o-k.ru/articles/primenenie-superkondensatorov-edlc-v-vozobnovlyaemoy-energetike-mirovaya-praktika

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