1. Co je ESS? Pohled na systém pro ukládání energie
Skladování energie je proces přeměny energie do formy, která může v přírodě existovat spolehlivěji, a následné její uchovávání způsobem, který ji zpřístupňuje, když je potřeba. Při vytváření, změně, přesunu a využití energie často existují rozdíly mezi nabídkou a poptávkou, pokud jde o množství, tvar, rozložení a čas. Použití technologie skladování energie k ukládání a uvolňování energie může tyto rozdíly vyrovnat. Tím se vyrovná nabídka a poptávka po energii a zvýší se energetická účinnost. Mechanická energie, tepelná energie, chemická energie, radiační (světelná) energie, elektromagnetická energie, jaderná energie a další druhy energie lze rozdělit do různých skupin. Kromě zářivé energie lze všechny ostatní druhy energie skladovat ve standardních formách. Například mechanická energie může být skladována jako kinetická nebo potenciální energie, elektrická energie může být skladována jako energie indukovaného pole nebo energie elektrostatického pole, tepelná energie může být skladována jako latentní teplo nebo citelné teplo a jaderná energie je čistou formou skladování energie. Mezi různé způsoby skladování energie patří přečerpávací akumulace, skladování stlačeného vzduchu, skladování setrvačníkem, skladování v bateriích, tepelná akumulace a skladování vodíku.
V současné době se baterie běžněji používají k ukládání energie v mikrosítích, protože se jedná o vyspělé zařízení s bohatými praktickými zkušenostmi. Systém bateriového ukládání energie se skládá z několika částí, mezi které patří zejména bateriový blok pro ukládání energie, systém správy baterií (BMS), zvyšující transformátor, obousměrný měnič pro ukládání energie (PCS), systém sledování ukládání energie a některé další části. Když dojde k výpadku sítě, lze systém ukládání energie přepnout z připojení k síti na provoz bez sítě. Poté funguje jako záložní zdroj energie pro celý systém mikrosítě a udržuje stabilní napětí a proud, když není připojen k síti.
2. Výběr akumulátoru energie
2.1 Olověné uhlíkové baterie
Olověno-uhlíková baterie je nový druh zařízení pro ukládání energie, které se vyrábí přidáním uhlíkových materiálů s kapacitními vlastnostmi k záporné elektrodě běžné olověno-kyselinové baterie. To lze provést buď „interně a“, nebo „interně smíšeně“. Olověno-uhlíkové baterie jsou podobné běžným olověno-kyselinovým bateriím i superkondenzátorům. Dokážou v mnoha ohledech výrazně vylepšit fungování běžných olověno-kyselinových baterií a zde jsou některé z jejich vědeckých výhod:
1. vysoký multiplikátor nabíjení;
2. životnost cyklů je 4–5krát delší než u běžných olověných baterií;
3. dobrá bezpečnost;
4. vysoké využití regenerace (až 97 %), mnohem vyšší než u jiných chemických baterií; velké množství surovin, nízké náklady, 1,5krát vyšší než u běžných olověných baterií; a náklady na běžné olověné baterie jsou přibližně 1,5krát vyšší než u těchto baterií. 1,5krát silnější než běžná olověná baterie.
Výkon olověných baterií s uhlíkem se ve srovnání s tradičními olověnými bateriemi výrazně zlepšil. Stále však není jasné, jakou roli hraje klíčový uhlíkový materiál ve zlepšení výkonu olověných baterií s uhlíkem. Přidání uhlíkových materiálů může mít negativní účinky, jako je vysrážení vodíku na záporné elektrodě a ztráta vody v baterii, takže je třeba se tímto problémem zabývat.
2.2 Lithiová baterie
Během procesu nabíjení a vybíjení používají lithium-iontové baterie chemikálie, které obsahují lithium jako kladnou anodu. V lithium-iontových bateriích není žádné lithium.
Lithium-iontové baterie mají kladnou elektrodu vyrobenou ze sloučenin obsahujících lithium, jako je kobaltnat lithný (LiCoO2), manganan lithný (LiMn2O4), fosforečnan lithno-železitý (LiFePO4) a další dvousložkové nebo třísložkové materiály. Záporná elektroda je vyrobena z mezivrstvých sloučenin lithia a uhlíku, jako je grafit, měkký uhlík, tvrdý uhlík a titaničitanu lithného.
Lithium-iontové baterie mají dvě vynikající výhody, jednou je vysoká hustota ukládání energie a druhou hustota výkonu. Mezi další výhody patří vysoká účinnost, široká škála použití, velká pozornost, rychlý vědecký pokrok a velký prostor pro růst. ① Protože se používají chemické elektrolyty, existují velká bezpečnostní rizika; bezpečnost je třeba zlepšit.
2.3 Výběr akumulátoru energie
Pohled na rozdíly mezi těmito dvěma typy baterií pro ukládání energie z hlediska hloubky vybíjení, teplotního rozsahu, ve kterém mohou pracovat, a jejich životnosti.
Výše uvedená tabulka ukazuje, že olověné uhlíkové baterie mají krátkou životnost a uvolňují vodík, který je nebezpečný. Lithium-železité fosfátové baterie naopak mohou pracovat v různých teplotách a mají vysokou životnost, účinnost přenosu energie a hustotu energie.
Z tohoto důvodu jsou lithium-železitophosfátové akumulátory nejlepší volbou pro většinu projektů skladování energie.
