1. Hvað er ESS? Yfirlit yfir orkugeymslukerfið
Orkugeymsla er ferlið við að breyta orku í form sem getur verið til staðar áreiðanlegri í náttúrunni og síðan geyma hana á þann hátt að hún sé tiltæk þegar hennar er þörf. Þegar orka er búin til, breytt, færð til og notuð er oft munur á framboði og eftirspurn hvað varðar magn, lögun, dreifingu og tíma. Notkun orkugeymslutækni til að geyma og losa orku getur jafnað þennan mun. Þetta mun gera orkuframboð og eftirspurn jafnari og auka orkunýtni. Vélrænni orku, varmaorku, efnaorku, geislunarorku (ljósorku), rafsegulorku, kjarnorku og aðrar tegundir orku má flokka í mismunandi flokka. Auk geislunarorku er hægt að geyma allar aðrar tegundir orku á stöðluðu formi. Til dæmis er hægt að geyma vélræna orku sem hreyfiorku eða stöðuorku, raforku sem örvaða orku eða rafstöðuorku, varmaorku sem dulda hita eða skynjanlegan hita og kjarnorka er hrein form orkugeymslu. Meðal mismunandi leiða til að geyma orku eru dælugeymsla, þrýstiloftgeymsla, sveifhjólageymsla, rafhlöðugeymsla, varmageymsla og vetnisgeymsla.
Eins og er eru rafhlöður algengari í notkun til að geyma orku í örnetum þar sem þær eru þroskaðar vörur með mikla reynslu. Orkugeymslukerfi rafhlöðu eru nokkrir hlutar, aðallega eru þar á meðal rafhlöðupakki, rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS), spennubreytir, tvíátta orkugeymslubreytir (PCS), orkumælingarkerfi og nokkrir aðrir hlutar. Þegar raforkukerfið fer úr sambandi er hægt að skipta orkugeymslukerfinu úr því að vera tengt við raforkukerfið yfir í að virka án þess. Það virkar þá sem varaaflgjafi fyrir allt örnetkerfið og heldur spennu og straumi stöðugum þegar það er ekki tengt við raforkukerfið.
2. Að velja orkugeymslurafhlöðu
2.1 Rafhlaða með blýkolefni
Blý-kolefnisrafhlöður eru ný tegund orkugeymslubúnaðar sem er framleiddur með því að bæta kolefnisefnum með rafrýmdum eiginleikum við neikvæða rafskautið á venjulegri blýsýrurafhlöðu. Þetta er hægt að gera annað hvort „innvortis og“ eða „innvortis blandað“. Blý-kolefnisrafhlöður eru eins og bæði venjulegar blýsýrurafhlöður og ofurþéttar. Þær geta gert venjulegar blýsýrurafhlöður mun betri á marga vegu og þetta eru nokkrir af vísindalegum kostum þeirra:
1. hár hleðslumargfaldari;
2. Líftími rafhlöðunnar er 4-5 sinnum meiri en hjá venjulegum blýsýrurafhlöðum;
3. gott öryggi;
4. mikil endurnýjunarnýting (allt að 97%), mun hærri en hjá öðrum efnarafhlöðum; mikið af hráefnum, lágur kostnaður, 1,5 sinnum hærri en hjá venjulegum blýsýrurafhlöðum; og kostnaður við venjulegar blýsýrurafhlöður er um 1,5 sinnum hærri en hjá þessum rafhlöðum. 1,5 sinnum sterkari en venjuleg blýsýrurafhlöða.
Afköst blý-kolefnisrafhlöður hafa batnað til muna samanborið við hefðbundnar blýsýrurafhlöður. Hins vegar er enn ekki ljóst hvaða hlutverk lykilefnið kolefni gegnir í að bæta afköst blý-kolefnisrafhlöður. Viðbætt kolefni getur haft neikvæð áhrif, svo sem að neikvæða rafskautið felli út vetni og rafhlaðan tapi vatni, þannig að þetta er mál sem þarf að taka á.
2.2 litíum rafhlaða
Í hleðslu- og afhleðsluferlinu nota litíumjónarafhlöður efni sem innihalda litíum sem jákvæða anóðu. Það er ekkert litíummálmur í litíumjónarafhlöðum.
Lithium-jón rafhlöður eru með jákvæða rafskaut úr litíum-innihaldandi efnasamböndum, eins og litíum kóbaltati (LiCoO2), litíum manganati (LiMn2O4), litíum járnfosfati (LiFePO4) og öðrum tveggja eða þriggja þátta efnum. Neikvæða rafskautið er úr litíum-kolefni millilags efnasamböndum, eins og grafíti, mjúku kolefni, hörðu kolefni og litíum títanati.
Litíumjónarafhlöður hafa tvo framúrskarandi kosti, annars vegar mikla orkugeymsluþéttleika og hins vegar orkuþéttleika. Aðrir kostir eru meðal annars mikil skilvirkni, fjölbreytt notkunarsvið, mikil athygli, hraðar vísindalegar framfarir og mikið svigrúm til vaxtar. ① Vegna þess að efnafræðilegir rafvökvar eru notaðir eru miklar öryggisáhættuþættir; öryggi þarf að vera betra.
2.3 Að velja orkugeymslurafhlöðu
Skoðun á muninum á þessum tveimur gerðum orkugeymslurafhlöðum hvað varðar hversu djúpt þær geta tæmst, hitastigið sem þær geta starfað á og líftíma þeirra.
Taflan hér að ofan sýnir að blý-kolefnisrafhlöður hafa stuttan líftíma og losa vetni, sem er hættulegt. Litíum-járnfosfatrafhlöður, hins vegar, geta virkað við mismunandi hitastig og hafa mikinn líftíma, skilvirkni í orkuflutningi og orkuþéttleika.
Af þessum sökum eru litíum-járnfosfat rafhlöður besti kosturinn fyrir flest orkugeymsluverkefni.
