1. Mis on ESS? Pilguheit energiasalvestussüsteemile
Energia salvestamine on protsess, mille käigus muudetakse energia vormi, mis looduses usaldusväärsemalt eksisteerib, ja seejärel hoitakse seda viisil, mis teeb selle kättesaadavaks siis, kui seda vaja on. Energia loomisel, muutmisel, liigutamisel ja kasutamisel on pakkumise ja nõudluse vahel sageli erinevusi koguse, kuju, leviku ja aja osas. Energia salvestamise tehnoloogia kasutamine energia salvestamiseks ja vabastamiseks võib neid erinevusi ühtlustada. See muudab energia pakkumise ja nõudluse võrdsemaks ning suurendab energiatõhusust. Mehaanilist energiat, soojusenergiat, keemilist energiat, kiirgus- (valgus-) energiat, elektromagnetilist energiat, tuumaenergiat ja muud tüüpi energiat saab jagada erinevatesse rühmadesse. Lisaks kiirgusenergiale saab kõiki teisi energialiike salvestada standardvormides. Näiteks mehaanilist energiat saab salvestada kineetilise või potentsiaalse energiana, elektrienergiat saab salvestada indutseeritud väljaenergiana või elektrostaatilise väljaenergiana, soojusenergiat saab salvestada latentse soojuse või tundliku soojusena ning tuumaenergia on puhas energia salvestamise vorm. Erinevate energia salvestamise viiside hulka kuuluvad pump-energia salvestamine, suruõhuenergia salvestamine, hoorattaenergia salvestamine, akuenergia salvestamine, termiline salvestamine ja vesinikuenergia salvestamine.
Praegu kasutatakse akusid mikrovõrkudes energia salvestamiseks sagedamini, kuna need on küpsed tooted, millel on palju töökogemust. Aku energiasalvestussüsteemil on mitu osa, sealhulgas peamiselt energiasalvestusakupakett, aku haldussüsteem (BMS), pinget tõstev trafo, energia salvestamise kahesuunaline muundur (PCS), energia salvestamise jälgimissüsteem ja mõned muud osad. Kui võrk katkeb, saab energiasalvestussüsteemi lülitada võrguühenduselt töötamisele võrguta. Seejärel toimib see kogu mikrovõrgu süsteemi varutoiteallikana, hoides pinget ja voolu stabiilsena, kui see pole võrguühendusega.
2. Energiat salvestava aku valimine
2.1 Plii-süsinikdioksiidiga aku
Plii-süsinik aku on uut tüüpi energiasalvestusseade, mis on valmistatud tavalise pliiaku negatiivsele elektroodile mahtuvuslike omadustega süsinikmaterjalide lisamise teel. Seda saab teha kas "sisemiselt ja" või "sisemiselt segades". Plii-süsinik akud on sarnased nii tavaliste pliiakudega kui ka superkondensaatoritega. Need võivad tavalisi pliiakusid mitmel moel palju paremini tööle panna ja siin on mõned nende teaduslikud eelised:
1. kõrge laadimiskordaja;
2. tsükli eluiga on 4-5 korda pikem kui tavalistel pliiakudel;
3. hea ohutus;
4. kõrge regenereerimise kasutamise määr (kuni 97%), palju kõrgem kui teistel keemilistel akudel; palju toorainet, madal hind, 1,5 korda kõrgem kui tavalistel pliiakudel; ja tavaliste pliiakude maksumus on umbes 1,5 korda kõrgem kui nendel akudel. 1,5 korda tugevam kui tavaline pliiaku.
Plii-süsinik akude jõudlus on traditsiooniliste pliiakudega võrreldes oluliselt paranenud. Siiski pole veel selge, millist rolli mängib peamine süsinikmaterjal plii-süsinik akude jõudluse parandamisel. Süsinikmaterjalide lisamine võib avaldada negatiivset mõju, näiteks negatiivse elektroodi tõttu vesiniku sadenemist ja aku veekaotust, seega on see probleem, millega tuleb tegeleda.
2.2 Liitiumaku
Liitiumioonakude laadimise ja tühjendamise käigus kasutatakse positiivse anoodina liitiumi sisaldavaid kemikaale. Liitiumioonakudes liitiummetalli ei ole.
Liitiumioonakudel on positiivne elektrood, mis on valmistatud liitiumi sisaldavatest ühenditest, nagu liitiumkobaltaat (LiCoO2), liitiummanganaat (LiMn2O4), liitiumraudfosfaat (LiFePO4) ja muud kahe- või kolmekomponendilised materjalid. Negatiivne elektrood on valmistatud liitium-süsinik vahekihi ühenditest, nagu grafiit, pehme süsinik, kõva süsinik ja liitiumtitanaat.
Liitiumioonakudel on kaks silmapaistvat eelist: üks on suur energiasalvestustihedus ja teine võimsustihedus. Muude eeliste hulka kuuluvad kõrge efektiivsus, lai kasutusala, suur tähelepanu, kiire teaduslik areng ja palju kasvuruumi. ① Kuna kasutatakse keemilisi elektrolüüte, on sellega seotud suured ohutusriskid; ohutust tuleb parandada.
2.3 Energiat salvestava aku valimine
Vaade nende kahe energiasalvestusakude tüübi erinevustele selle osas, kui sügavalt neid saab tühjendada, millises temperatuurivahemikus nad töötavad ja kui kaua nad tsüklit kasutavad.
Ülaltoodud tabel näitab, et plii-süsinik-akudel on lühike tsükli eluiga ja need eraldavad vesinikku, mis on ohtlik. Liitium-raudfosfaatakud seevastu võivad töötada erinevates temperatuurides ning neil on pikk tsükli eluiga, energiaülekande efektiivsus ja energiatihedus.
Sel põhjusel on liitium-raudfosfaat-akud enamiku energiasalvestusprojektide jaoks parim valik.
