1. מהי ESS? מבט על מערכת אחסון אנרגיה
אגירת אנרגיה היא תהליך של שינוי אנרגיה לצורה שיכולה להתקיים בטבע בצורה אמינה יותר ולאחר מכן שמירה עליה באופן שהופך אותה לזמינה בעת הצורך. כאשר אנרגיה נוצרת, משתנה, מועברת ומשתמשים בה, לעיתים קרובות ישנם הבדלים בין היצע לביקוש מבחינת כמות, צורה, פיזור וזמן. שימוש בטכנולוגיית אגירת אנרגיה לאחסון ושחרור אנרגיה יכול לאזן את ההבדלים הללו. זה יהפוך את היצע וביקוש האנרגיה לשווים יותר ויגביר את יעילות האנרגיה. אנרגיה מכנית, אנרגיית חום, אנרגיה כימית, אנרגיית קרינה (אור), אנרגיה אלקטרומגנטית, אנרגיה גרעינית וסוגי אנרגיה אחרים ניתן לחלק לקבוצות שונות. בנוסף לאנרגיה קורנת, ניתן לאחסן את כל סוגי האנרגיה האחרים בצורות סטנדרטיות. לדוגמה, ניתן לאחסן אנרגיה מכנית כאנרגיה קינטית או פוטנציאלית, ניתן לאחסן אנרגיה חשמלית כאנרגיית שדה מושרה או אנרגיית שדה אלקטרוסטטי, ניתן לאחסן אנרגיה תרמית כחום סמוי או חום מורגש, ואנרגיה גרעינית היא צורה טהורה של אגירת אנרגיה. בין הדרכים השונות לאחסון אנרגיה נמנות אגירה שאובה, אגירת אוויר דחוס, אגירת גלגל תנופה, אגירת סוללות, אגירת תרמי ואגירת מימן.
כיום, סוללות נפוצות יותר לאחסון אנרגיה במיקרו-רשתות חשמל מכיוון שהן מוצרים בוגרים עם ניסיון עבודה רב. ישנם מספר חלקים במערכת אחסון אנרגיה של סוללות, בעיקר כולל חבילת סוללות אחסון אנרגיה, מערכת ניהול סוללות (BMS), שנאי עלייה, התקן ממיר דו-כיווני לאגירת אנרגיה (PCS), מערכת מעקב אחר אחסון אנרגיה וחלקים נוספים. כאשר הרשת נופלת, ניתן להעביר את מערכת אחסון האנרגיה מלהיות מחוברת לרשת לעבודה ללא הרשת. לאחר מכן היא משמשת כמקור כוח גיבוי לכל מערכת המיקרו-רשת, ושומרת על יציבות המתח והזרם כאשר היא אינה מחוברת לרשת.
2. בחירת סוללת אחסון אנרגיה
2.1 סוללה עם עופרת פחמן
סוללת עופרת-פחמן היא סוג חדש של התקן אגירת אנרגיה המיוצר על ידי הוספת חומרי פחמן בעלי תכונות קיבוליות לאלקטרודה השלילית של סוללת עופרת-חומצה רגילה. ניתן לעשות זאת "באופן פנימי" או "מעורבב פנימי". סוללות עופרת-פחמן דומות גם לסוללות עופרת-חומצה רגילות וגם לסוללות-על. הן יכולות לגרום לסוללות עופרת-חומצה רגילות לעבוד טוב יותר במובנים רבים, ואלה כמה מהיתרונות המדעיים שלהן:
1. מכפיל טעינה גבוה;
2. אורך חיי המחזור הוא פי 4-5 מזה של סוללות עופרת-חומצה רגילות;
3. בטיחות טובה;
4. ניצול התחדשות גבוה (עד 97%), גבוה בהרבה מזה של סוללות כימיות אחרות; הרבה חומרי גלם, עלות נמוכה, פי 1.5 מזו של סוללות עופרת-חומצה רגילות; ועלותן של סוללות עופרת-חומצה רגילות היא בערך פי 1.5 מזו של סוללות אלו. חזקה פי 1.5 מסוללת עופרת-חומצה רגילה.
ביצועי סוללות עופרת-פחמן השתפרו מאוד בהשוואה לסוללות עופרת-חומצה מסורתיות. עם זאת, עדיין לא ברור איזה תפקיד ממלא חומר הפחמן המרכזי בשיפור ביצועי סוללות העופרת-פחמן. הוספת חומרי פחמן עלולה להיות בעלת השפעות שליליות, כגון האלקטרודה השלילית שמשקיעה מימן ואובדן מים על ידי הסוללה, ולכן זוהי בעיה שיש לטפל בה.
סוללת ליתיום 2.2
בתהליך הטעינה והפריקה, סוללות ליתיום-יון משתמשות בכימיקלים המכילים ליתיום כאנודה חיובית. אין ליתיום מתכתי בסוללות ליתיום-יון.
לסוללות ליתיום-יון יש אלקטרודה חיובית העשויה מתרכובות המכילות ליתיום, כמו ליתיום קובלט (LiCoO2), ליתיום מנגנט (LiMn2O4), ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4), וחומרים אחרים המורכבים משני או שלושה חלקים. האלקטרודה השלילית עשויה מתרכובות בין-שכבתיות של ליתיום-פחמן, כמו גרפיט, פחמן רך, פחמן קשה וליתיום טיטנאט.
לסוללות ליתיום-יון שני יתרונות בולטים, האחד הוא צפיפות אחסון אנרגיה גבוהה והשני הוא צפיפות הספק. יתרונות נוספים כוללים יעילות גבוהה, מגוון רחב של שימושים, תשומת לב רבה, התקדמות מדעית מהירה והרבה מקום לצמיחה. ① מכיוון שמשתמשים באלקטרוליטים כימיים, ישנם סיכוני בטיחות גדולים; יש לשפר את הבטיחות.
2.3 בחירת סוללת אחסון אנרגיה
מבט על ההבדלים בין שני סוגי סוללות אגירת אנרגיה אלה מבחינת עומק הפריקה שלהן, טווח הטמפרטורות שבו הן יכולות לעבוד ומחזור החיים שלהן.
הטבלה לעיל מראה כי לסוללות עופרת-פחמן יש אורך חיים קצר והן משחררות מימן, דבר מסוכן. סוללות ליתיום-ברזל פוספט, לעומת זאת, יכולות לעבוד בטווח טמפרטורות ובעלות אורך חיים גבוה, יעילות העברת אנרגיה וצפיפות אנרגיה.
מסיבה זו, סוללות אחסון ליתיום ברזל פוספט הן הבחירה הטובה ביותר עבור רוב פרויקטי אחסון האנרגיה.
