1. Τι είναι το ESS; Μια ματιά στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας
Η αποθήκευση ενέργειας είναι η διαδικασία μετατροπής της ενέργειας σε μια μορφή που μπορεί να υπάρχει στη φύση με μεγαλύτερη αξιοπιστία και στη συνέχεια η διατήρησή της με τρόπο που να την καθιστά διαθέσιμη όταν χρειάζεται. Όταν δημιουργείται, αλλάζει, μετακινείται και χρησιμοποιείται ενέργεια, συχνά υπάρχουν διαφορές μεταξύ προσφοράς και ζήτησης όσον αφορά την ποσότητα, το σχήμα, την εξάπλωση και τον χρόνο. Η χρήση τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας για την αποθήκευση και την απελευθέρωση ενέργειας μπορεί να εξισορροπήσει αυτές τις διαφορές. Αυτό θα καταστήσει την προσφορά και τη ζήτηση ενέργειας πιο ισότιμη και θα ενισχύσει την ενεργειακή απόδοση. Η μηχανική ενέργεια, η θερμική ενέργεια, η χημική ενέργεια, η ενέργεια ακτινοβολίας (φωτός), η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, η πυρηνική ενέργεια και άλλοι τύποι ενέργειας μπορούν να ταξινομηθούν σε διαφορετικές ομάδες. Εκτός από την ενέργεια ακτινοβολίας, όλοι οι άλλοι τύποι ενέργειας μπορούν να αποθηκευτούν σε τυποποιημένες μορφές. Για παράδειγμα, η μηχανική ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί ως κινητική ή δυναμική ενέργεια, η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί ως ενέργεια επαγόμενου πεδίου ή ενέργεια ηλεκτροστατικού πεδίου, η θερμική ενέργεια μπορεί να αποθηκευτεί ως λανθάνουσα θερμότητα ή αισθητή θερμότητα και η πυρηνική ενέργεια είναι μια καθαρή μορφή αποθήκευσης ενέργειας. Μεταξύ των διαφορετικών τρόπων αποθήκευσης ενέργειας είναι η αποθήκευση με άντληση, η αποθήκευση πεπιεσμένου αέρα, η αποθήκευση με σφόνδυλο, η αποθήκευση με μπαταρία, η θερμική αποθήκευση και η αποθήκευση υδρογόνου.
Προς το παρόν, οι μπαταρίες χρησιμοποιούνται συχνότερα για την αποθήκευση ενέργειας σε μικροδίκτυα, επειδή είναι ώριμα προϊόντα με μεγάλη εμπειρία εργασίας. Υπάρχουν πολλά μέρη στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας των μπαταριών, όπως κυρίως η συστοιχία μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας, το σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS), ο μετασχηματιστής ανύψωσης, η συσκευή αμφίδρομου μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας (PCS), το σύστημα παρακολούθησης αποθήκευσης ενέργειας και ορισμένα άλλα μέρη. Όταν το δίκτυο διακοπεί, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να αλλάξει από το να είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο σε να λειτουργεί εκτός δικτύου. Στη συνέχεια, λειτουργεί ως εφεδρική πηγή ενέργειας για ολόκληρο το σύστημα μικροδικτύου, διατηρώντας την τάση και το ρεύμα σταθερά όταν δεν είναι συνδεδεμένο στο δίκτυο.
2. Επιλογή μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας
2.1 Μπαταρία με μόλυβδο-άνθρακα
Η μπαταρία μολύβδου-άνθρακα είναι ένα νέο είδος συσκευής αποθήκευσης ενέργειας που κατασκευάζεται με την προσθήκη υλικών άνθρακα με χωρητικές ιδιότητες στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μιας κανονικής μπαταρίας μολύβδου-οξέος. Αυτό μπορεί να γίνει είτε "εσωτερικά και" είτε "εσωτερικά αναμεμειγμένη". Οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα είναι σαν τις κανονικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος και τους υπερπυκνωτές. Μπορούν να κάνουν τις κανονικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος να λειτουργούν πολύ καλύτερα με πολλούς τρόπους και αυτά είναι μερικά από τα επιστημονικά τους οφέλη:
1. πολλαπλασιαστής υψηλού φορτίου.
2. Η διάρκεια ζωής είναι 4-5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κανονικών μπαταριών μολύβδου-οξέος.
3. καλή ασφάλεια
4. υψηλή αξιοποίηση αναγέννησης (έως 97%), πολύ υψηλότερη από αυτή άλλων χημικών μπαταριών· πολλές πρώτες ύλες, χαμηλό κόστος, 1,5 φορές υψηλότερο από τις κανονικές μπαταρίες μολύβδου-οξέος· και το κόστος των κανονικών μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι περίπου 1,5 φορές υψηλότερο από αυτό αυτών των μπαταριών. 1,5 φορές ισχυρότερη από μια κανονική μπαταρία μολύβδου-οξέος.
Η απόδοση των μπαταριών μολύβδου-άνθρακα έχει βελτιωθεί σημαντικά σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Ωστόσο, δεν είναι ακόμη σαφές ποιος είναι ο ρόλος που παίζει το βασικό υλικό άνθρακα στη βελτίωση της απόδοσης των μπαταριών μολύβδου-άνθρακα. Η προσθήκη υλικών άνθρακα μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις, όπως η καθίζηση υδρογόνου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο και η απώλεια νερού από την μπαταρία, επομένως αυτό είναι ένα ζήτημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί.
Μπαταρία λιθίου 2.2
Κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν χημικές ουσίες που περιέχουν λίθιο ως θετική άνοδο. Δεν υπάρχει μέταλλο λιθίου στις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν ένα θετικό ηλεκτρόδιο κατασκευασμένο από ενώσεις που περιέχουν λίθιο, όπως κοβαλτικό λίθιο (LiCoO2), μαγγανικό λίθιο (LiMn2O4), φωσφορικό λίθιο σιδήρου (LiFePO4) και άλλα υλικά δύο ή τριών συστατικών. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο από ενώσεις ενδιάμεσων στρώσεων λιθίου-άνθρακα, όπως γραφίτη, μαλακό άνθρακα, σκληρό άνθρακα και τιτανικό λίθιο.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν δύο εξαιρετικά πλεονεκτήματα: το ένα είναι η υψηλή πυκνότητα αποθήκευσης ενέργειας και το άλλο η πυκνότητα ισχύος. Άλλα οφέλη περιλαμβάνουν την υψηλή απόδοση, το ευρύ φάσμα χρήσεων, την πολλή προσοχή, την ταχεία επιστημονική πρόοδο και πολλά περιθώρια ανάπτυξης. ① Επειδή χρησιμοποιούνται χημικοί ηλεκτρολύτες, υπάρχουν μεγάλοι κίνδυνοι για την ασφάλεια· η ασφάλεια πρέπει να βελτιωθεί.
2.3 Επιλογή μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας
Μια ματιά στις διαφορές μεταξύ αυτών των δύο τύπων μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας όσον αφορά το βάθος εκφόρτισης, το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο μπορούν να λειτουργήσουν και τη διάρκεια ζωής τους.
Ο παραπάνω πίνακας δείχνει ότι οι μπαταρίες μολύβδου-άνθρακα έχουν μικρό κύκλο ζωής και απελευθερώνουν υδρογόνο, το οποίο είναι επικίνδυνο. Οι μπαταρίες λιθίου-φωσφορικού σιδήρου, από την άλλη πλευρά, μπορούν να λειτουργήσουν σε ένα εύρος θερμοκρασιών και να έχουν υψηλό κύκλο ζωής, απόδοση μεταφοράς ενέργειας και ενεργειακή πυκνότητα.
Για αυτόν τον λόγο, οι μπαταρίες αποθήκευσης φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι η καλύτερη επιλογή για τα περισσότερα έργα αποθήκευσης ενέργειας.
