1. Što je ESS? Pogled na sustav za pohranu energije
Skladištenje energije je proces pretvaranja energije u oblik koji može pouzdanije postojati u prirodi, a zatim njezino čuvanje na način koji je čini dostupnom kada je potrebna. Kada se energija stvara, mijenja, premješta i koristi, često postoje razlike između ponude i potražnje u smislu količine, oblika, rasprostranjenosti i vremena. Korištenje tehnologije skladištenja energije za pohranu i oslobađanje energije može izjednačiti te razlike. To će izjednačiti ponudu i potražnju energije i povećati energetsku učinkovitost. Mehanička energija, toplinska energija, kemijska energija, energija zračenja (svjetlosti), elektromagnetska energija, nuklearna energija i druge vrste energije mogu se svrstati u različite skupine. Osim energije zračenja, sve ostale vrste energije mogu se pohraniti u standardnim oblicima. Na primjer, mehanička energija može se pohraniti kao kinetička ili potencijalna energija, električna energija može se pohraniti kao energija induciranog polja ili energija elektrostatskog polja, toplinska energija može se pohraniti kao latentna toplina ili osjetna toplina, a nuklearna energija je čisti oblik skladištenja energije. Među različitim načinima skladištenja energije su pumpno skladištenje, skladištenje komprimiranog zraka, skladištenje zamašnjakom, skladištenje baterija, toplinsko skladištenje i skladištenje vodika.
Trenutno se baterije češće koriste za pohranu energije u mikromrežama jer su zrela roba s puno radnog iskustva. Sustav za pohranu energije u baterijama sastoji se od nekoliko dijelova, uglavnom uključujući baterijski paket za pohranu energije, sustav za upravljanje baterijama (BMS), pojačavajući transformator, dvosmjerni pretvarač za pohranu energije (PCS), sustav za praćenje pohrane energije i neke druge dijelove. Kada mreža padne, sustav za pohranu energije može se prebaciti s priključenja na mrežu na rad bez mreže. Tada djeluje kao rezervni izvor napajanja za cijeli sustav mikromreže, održavajući stabilnim napon i struju kada nije spojen na mrežu.
2. Odabir baterije za pohranu energije
2.1 Baterija s olovnim ugljikom
Olovo-ugljična baterija je nova vrsta uređaja za pohranu energije napravljena dodavanjem ugljičnih materijala s kapacitivnim svojstvima na negativnu elektrodu obične olovno-kiselinske baterije. To se može učiniti ili "interno i" ili "interno miješano". Olovno-ugljične baterije su slične običnim olovno-kiselinskim baterijama i superkondenzatorima. One mogu učiniti da obične olovno-kiselinske baterije rade puno bolje na mnogo načina, a ovo su neke od njihovih znanstvenih prednosti:
1. visoki multiplikator punjenja;
2. vijek trajanja je 4-5 puta duži od vijeka trajanja običnih olovno-kiselinskih baterija;
3. dobra sigurnost;
4. visoka iskoristivost regeneracije (do 97%), puno veća nego kod drugih kemijskih baterija; puno sirovina, niska cijena, 1,5 puta veća od obične olovno-kiselinske baterije; a cijena obične olovno-kiselinske baterije je oko 1,5 puta veća od cijene ovih baterija. 1,5 puta jača od obične olovno-kiselinske baterije.
Performanse olovno-ugljičnih baterija znatno su se poboljšale u usporedbi s tradicionalnim olovno-kiselinskim baterijama. Međutim, još uvijek nije jasno kakvu ulogu ključni ugljični materijal igra u poboljšanju performansi olovno-ugljičnih baterija. Dodavanje ugljičnih materijala može imati negativne učinke, poput taloženja vodika na negativnoj elektrodi i gubitka vode u bateriji, stoga je to problem koji treba riješiti.
2.2 Litijeva baterija
U procesu punjenja i pražnjenja, litij-ionske baterije koriste kemikalije koje sadrže litij kao pozitivnu anodu. U litij-ionskim baterijama nema metala litija.
Litij-ionske baterije imaju pozitivnu elektrodu izrađenu od spojeva koji sadrže litij, poput litijevog kobaltata (LiCoO2), litijevog manganata (LiMn2O4), litijevog željeznog fosfata (LiFePO4) i drugih dvo- ili trodijelnih materijala. Negativna elektroda izrađena je od međuslojnih spojeva litij-ugljik, poput grafita, mekog ugljika, tvrdog ugljika i litijevog titanata.
Litij-ionske baterije imaju dvije izvanredne prednosti, jedna je visoka gustoća pohrane energije, a druga gustoća snage. Ostale prednosti uključuju visoku učinkovitost, širok raspon upotrebe, puno pažnje, brzi znanstveni napredak i puno prostora za rast. ① Budući da se koriste kemijski elektroliti, postoje veliki sigurnosni rizici; sigurnost mora biti bolja.
2.3 Odabir baterije za pohranu energije
Pogled na razlike između ove dvije vrste baterija za pohranu energije u smislu koliko duboko se mogu isprazniti, temperaturnog raspona u kojem mogu raditi i njihovog životnog vijeka.
Gornja tablica pokazuje da olovno-ugljične baterije imaju kratak vijek trajanja i oslobađaju vodik, što je opasno. Litij-željezo-fosfatne baterije, s druge strane, mogu raditi u rasponu temperatura i imati visoki vijek trajanja, učinkovitost prijenosa energije i gustoću energije.
Zbog toga su litijeve željezo fosfatne baterije najbolji izbor za većinu projekata skladištenja energije.
