Penyimpanan Energi: Definisi dan Rute Teknis (Ultra-Detailed)

Penyimpanan Energi: Definisi dan Jalur Teknis (Sangat Terperinci)

(1) Pengertian Penyimpanan Energi

Penyimpanan energi mengacu pada proses penyimpanan energi melalui media atau peralatan dan melepaskannya saat dibutuhkan. Melalui kontrol pengisian dan pengosongan yang fleksibel, sistem ini mewujudkan kesesuaian produksi dan konsumsi energi dalam ruang dan waktu, yang berfungsi sebagai landasan bagi fleksibilitas sistem.

Penyimpanan energi adalah teknologi penting dan peralatan dasar yang mendasari sistem tenaga baru. Hal ini dapat memberikan berbagai layanan untuk pengoperasian jaringan termasuk pencukuran puncak, pengaturan frekuensi, pasokan listrik siaga, black start, dan dukungan respons permintaan, yang bertindak sebagai langkah penting untuk meningkatkan fleksibilitas, ekonomi, dan keamanan sistem tenaga listrik tradisional. Hal ini dapat secara signifikan meningkatkan kapasitas penyerapan energi terbarukan seperti tenaga angin dan surya, mendukung pembangkit listrik terdistribusi dan jaringan mikro, serta berfungsi sebagai teknologi utama yang mendorong peralihan energi primer dari bahan bakar fosil ke energi terbarukan. Selain itu, penyimpanan energi memfasilitasi pembagian produksi dan konsumsi energi secara terbuka dan fleksibel serta koordinasi multi-energi. Hal ini merupakan landasan inti untuk membangun Internet Energi, memajukan reformasi sistem tenaga listrik dan mendorong bentuk-bentuk baru industri energi.

(II) Jalur Teknis Penyimpanan Energi

Menurut cara penyimpanan energi, penyimpanan energi dapat dibagi menjadi lima kategori: penyimpanan energi mekanik, penyimpanan energi elektromagnetik, penyimpanan energi elektrokimia, penyimpanan energi panas, dan penyimpanan energi hidrogen. Diantaranya, penyimpanan energi mekanik terutama mencakup penyimpanan air yang dipompa, penyimpanan energi udara terkompresi, penyimpanan energi roda gila dan sebagainya; penyimpanan energi elektromagnetik terutama mencakup superkapasitor dan penyimpanan energi magnetik superkonduktor; penyimpanan energi elektrokimia terutama mencakup baterai lithium-ion, baterai timbal-asam, baterai aliran, baterai natrium-sulfur dan sebagainya.

Ini dibagi menjadi empat kategori utama sesuai dengan persyaratan fungsional skenario aplikasi: teknologi penyimpanan energi berorientasi kapasitas, teknologi penyimpanan energi berorientasi energi, teknologi penyimpanan energi berorientasi daya, dan teknologi penyimpanan energi cadangan. Secara umum, empat kategori tersebut adalah berorientasi pada kapasitas (≥4 jam), berorientasi pada energi (kira-kira 1–2 jam), berorientasi pada daya (≤30 menit) dan cadangan (≥15 menit).

(III) Indikator Teknis Penyimpanan Energi

Indikator teknis utama dari teknologi penyimpanan energi terutama mencakup kepadatan energi, kepadatan daya, laju pelepasan muatan, efisiensi penyimpanan energi, masa pakai siklus, waktu respons, dan sebagainya.
Kepadatan energi (Wh/kg): Mengacu pada energi yang disimpan oleh baterai per satuan massa, dan 1 Wh sama dengan energi 3600 Joule (J). Kepadatan energi ditentukan oleh sifat material baterai; misalnya, kepadatan energi baterai timbal-asam biasa adalah sekitar 40 Wh/kg.
Kepadatan daya (W/kg): Ini mengacu pada laju di mana baterai per satuan massa dapat menghasilkan energi selama pengosongan. Kepadatan daya juga ditentukan oleh sifat material, dan tidak ada korelasi langsung antara kepadatan daya dan kepadatan energi—kerapatan energi yang lebih tinggi tidak berarti kepadatan daya yang lebih tinggi. Faktanya, kepadatan daya menggambarkan kemampuan laju suatu baterai, yaitu arus maksimum yang dapat dikosongkan oleh baterai. Kepadatan daya sangat penting untuk penelitian dan pengembangan baterai dan kendaraan listrik. Kepadatan daya yang tinggi memungkinkan kendaraan listrik berakselerasi dengan cepat. Kepadatan daya baterai timbal-asam konvensional umumnya berkisar antara puluhan hingga ratusan watt per kilogram, yang menunjukkan kinerja pengosongan laju tinggi yang buruk, sedangkan baterai litium-ion saat ini dapat mencapai kepadatan daya beberapa kilowatt per kilogram.
Tingkat pengisian-pengosongan: Tingkat pengisian-pengosongan = arus pengisian-pengosongan / kapasitas terukur. Simbol "C" digunakan untuk menunjukkan kemampuan laju pengisian dan pengosongan baterai, di mana 1C mewakili arus yang diperlukan untuk mengosongkan baterai hingga penuh dalam waktu satu jam.
Efisiensi penyimpanan energi: Ini mengacu pada rasio kuantitas listrik yang disimpan oleh perangkat penyimpanan energi dengan energi masukan.