A comparative analysis of energy storage technologies
1
The Poznań University of Technology, the Institute of Electrical Power Engineering, Poznań
Publication date: 2018-09-30
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2018;21(3):97-110
KEYWORDS
ABSTRACT
The paper describes factors influencing the development of electricity storage technologies.
The results of the energy analysis of the electric energy storage system in the form of hydrogen are
presented. The analyzed system consists of an electrolyzer, a hydrogen container, a compressor, and
a PEMFC fuel cell with an ion-exchange polymer membrane. The power curves of an electrolyzer
and a fuel cell were determined. The analysis took the own needs of the system into account, i.e. the
power needed to compress the produced hydrogen and the power of the air compressor supplying
air to the cathode channels of the fuel cell stack. The characteristics describing the dependence
of the efficiency of the energy storage system in the form of hydrogen as a function of load were
determined. The costs of electricity storage as a function of storage capacity were determined. The
energy aspects of energy accumulation in lithium-ion cells were briefly characterized and described.
The efficiency of the charge/discharge cycle of lithium-ion batteries has been determined. The
graph of discharge of the lithium-ion battery depending on the current value was presented. The key
parameters of battery operation, i.e. the Depth of Discharge (DoD) and the State of Charge (SoC),
were determined. Based on the average market prices of the available lithium-ion batteries for the
storage of energy from photovoltaic cells, unit costs of electrochemical energy storage as a function
of the DoD parameter were determined.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Analiza porównawcza technologii magazynowania
energii elektrycznej
magazynowanie energii, ogniwo paliwowe, wodór, akumulator litowo-jonowy
W referacie opisano czynniki wpływające na rozwój technologii magazynowania energii elektrycznej.
Przedstawiono wyniki analizy energetycznej systemu magazynowania energii elektrycznej w postaci wodoru.
Analizowany system składa się z elektrolizera, zbiornika wodoru, kompresora, oraz systemu ogniw
paliwowych z jonowymienną membraną polimerową PEMFC. Wyznaczono krzywe mocy elektrolizera
oraz ogniwa paliwowego. W analizie uwzględniono potrzeby własne systemu, tj. moc potrzebną na sprężenie
wyprodukowanego wodoru oraz moc kompresora powietrza dostarczającego powietrze do kanałów
katodowych stosu ogniw paliwowych. Wykreślono charakterystykę przedstawiającą zależność sprawności
systemu magazynującego energię w postaci wodoru w funkcji obciążenia. Wyznaczono koszty magazynowania
energii w postaci wodoru w funkcji pojemności magazynu. Krótko scharakteryzowano oraz opisano
energetyczne aspekty akumulacji energii za pomocą baterii litowo-jonowych. Zdefiniowano sprawność
cyklu ładowania/rozładowania akumulatorów litowo jonowych. Przedstawiono wykres rozładowania akumulatora
litowo jonowego w zależności od wartości prądu. Zdefiniowano parametry charakteryzujące pracę
akumulatora tj. głębokość rozładowania DoD (and. Depth of discharge) oraz stan naładowania SoC
(ang. State of Charge). Na podstawie średnich cen rynkowych dostępnych akumulatorów litowo jonowych
przeznaczonych do magazynowania energii z instalacji fotowoltaicznych wyznaczono jednostkowe koszty
elektrochemicznego magazynowania energii elektrycznej w funkcji parametru DoD.
REFERENCES (11)
1.
Bartosik, M. et al. 2016. Storage of electrical energy and hydrogen economy (Magazynowanie energii elektrycznej i gospodarka wodorowa). Przegląd Elektrotechniczny No. 12, pp. 332–340 (in Polish).
2.
Ceran, B. 2014. Operational characteristics of PEMFC fuel cells. (Charakterystyki eksploatacyjne stosu ogniw paliwowych typu PEMFC). Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal Vol. 17, Iss. 3, pp. 135–146 (in Polish).
3.
Ceran, B. and Szczerbowski, R. 2013. Small scale, distributed power generation based on renewable energy sources – possibilities for development, cost of electricity production, and technical problems (Możliwości rozwoju i problemy techniczne małej generacji rozproszonej opartej na odnawialnych źródłach energii). Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal Vol. 16, Iss. 3, pp. 193–204 (in Polish).
4.
Chmielniak, T. et al. 2017. Hydrogen energy – main problems (Energetyka wodorowa – podstawowe problemy). Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal Vol. 20, Iss. 3, pp. 55–66 (in Polish).
5.
Czerwinski, A. 2005. Accumulators, batteries, cells (Akumulatory baterie ogniwa). Wydawnictwa komunikacji i łączności (Transport and Communication Publishers), Warsaw (in Polish).
6.
Diouf, B. and Pode, R. 2015. Potential of lithium-ion batteries in renewable energy. Renewable Energy Vol. 76, pp. 375–380.
7.
Molenda, J. 2008. Hydrogen Energy – Technologies and perspectives. A report of renewable energy sector experts (Energetyka Wodorowa – Technologie i Perspektywy. Raport Ekspertów Sektora OZE) (in Polish).
8.
Paska, J. 2002. Possibilities of using fuel cells in distributed generation (Możliwości wykorzystania ogniw paliwowych w generacji rozproszonej). Rynek Energii (Energy market), No. 6, pp. 16–23 (in Polish).
9.
Szymański, B. 2017. Photovoltaic installations (Instalacje fotowoltaiczne). Kraków: Wyd. GlobEnergia (in Polish).
10.
Toman M. et al. 2016. Li-ion Battery Charging Efficiency. ECS Transactions 74 (1) pp. 37–43.
11.
Tomczyk P. 2009. Prospects and obstacles of hydrogen economy development (Szanse i bariery rozwoju energetyki wodorowej). Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal Vol. 12, Iss. 2/2, pp. 593–606 (in Polish).
Share
RELATED ARTICLE
| eISSN: | 2720-569X |
| ISSN: | 1429-6675 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
