1. რა არის ESS? ენერგიის შენახვის სისტემის მიმოხილვა
ენერგიის შენახვა არის ენერგიის ისეთ ფორმად გარდაქმნის პროცესი, რომელიც უფრო საიმედოდ შეიძლება არსებობდეს ბუნებაში და შემდეგ მისი შენახვის ისეთი გზით, რომ ის ხელმისაწვდომი გახდეს საჭიროების შემთხვევაში. როდესაც ენერგია იქმნება, იცვლება, გადაადგილდება და გამოიყენება, ხშირად არსებობს განსხვავებები მიწოდებასა და მოთხოვნას შორის რაოდენობის, ფორმის, გავრცელებისა და დროის თვალსაზრისით. ენერგიის შენახვის ტექნოლოგიის გამოყენება ენერგიის შესანახად და გამოსათავისუფლებლად შეიძლება ამ განსხვავებების გათანაბრება. ეს ენერგიის მიწოდებასა და მოთხოვნას უფრო თანაბარს გახდის და გაზრდის ენერგოეფექტურობას. მექანიკური ენერგია, სითბური ენერგია, ქიმიური ენერგია, რადიაციული (სინათლის) ენერგია, ელექტრომაგნიტური ენერგია, ბირთვული ენერგია და სხვა სახის ენერგია შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა ჯგუფებად. გამოსხივების ენერგიის გარდა, ენერგიის ყველა სხვა სახეობა შეიძლება შეინახოს სტანდარტული ფორმით. მაგალითად, მექანიკური ენერგია შეიძლება შეინახოს როგორც კინეტიკური ან პოტენციური ენერგია, ელექტრო ენერგია შეიძლება შეინახოს როგორც ინდუცირებული ველის ენერგია ან ელექტროსტატიკური ველის ენერგია, თერმული ენერგია შეიძლება შეინახოს როგორც ლატენტური სითბო ან მგრძნობიარე სითბო, ხოლო ბირთვული ენერგია ენერგიის შენახვის სუფთა ფორმაა. ენერგიის შენახვის სხვადასხვა გზებს შორისაა ტუმბოს შენახვა, შეკუმშული ჰაერის შენახვა, მაქანის შენახვა, ბატარეის შენახვა, თერმული შენახვა და წყალბადის შენახვა.
ამჟამად, მიკროქსელებში ენერგიის შესანახად უფრო ხშირად გამოიყენება აკუმულატორები, რადგან ისინი წარმოადგენენ მოძველებულ პროდუქტებს დიდი სამუშაო გამოცდილებით. აკუმულატორის ენერგიის შენახვის სისტემაში რამდენიმე ნაწილია, ძირითადად მათ შორის ენერგიის შესანახი აკუმულატორის ბლოკი, აკუმულატორის მართვის სისტემა (BMS), ამწევი ტრანსფორმატორი, ენერგიის შენახვის ორმხრივი გადამყვანი მოწყობილობა (PCS), ენერგიის შენახვის თვალთვალის სისტემა და სხვა ნაწილები. როდესაც ქსელი გაითიშება, ენერგიის შენახვის სისტემა შეიძლება გადაერთოს ქსელთან დაკავშირებულიდან ქსელის გარეშე მუშაობაზე. შემდეგ ის მოქმედებს როგორც სარეზერვო ენერგიის წყარო მთელი მიკროქსელის სისტემისთვის, ინარჩუნებს ძაბვას და დენს სტაბილურს, როდესაც ის ქსელთან არ არის დაკავშირებული.
2. ენერგიის დამზოგავი აკუმულატორის არჩევა
2.1 ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორი
ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორი ენერგიის შენახვის ახალი ტიპის მოწყობილობაა, რომელიც დამზადებულია ჩვეულებრივი ტყვია-მჟავა აკუმულატორის უარყოფით ელექტროდზე ტევადობის თვისებების მქონე ნახშირბადის მასალების დამატებით. ეს შეიძლება გაკეთდეს „შინაგანად და“ ან „შინაგანად შერეული“. ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორები ჰგავს როგორც ჩვეულებრივ ტყვია-მჟავა აკუმულატორებს, ასევე სუპერკონდენსატორებს. მათ შეუძლიათ ჩვეულებრივი ტყვია-მჟავა აკუმულატორების მუშაობა ბევრად უკეთესად აქციონ მრავალი თვალსაზრისით და აქ მოცემულია მათი რამდენიმე სამეცნიერო სარგებელი:
1. მაღალი დატენვის მამრავლი;
2. ციკლის ხანგრძლივობა 4-5-ჯერ აღემატება ჩვეულებრივი ტყვიის მჟავა აკუმულატორების ხანგრძლივობას;
3. კარგი უსაფრთხოება;
4. მაღალი რეგენერაციის გამოყენება (97%-მდე), გაცილებით მაღალია, ვიდრე სხვა ქიმიური აკუმულატორების; დიდი რაოდენობით ნედლეული, დაბალი ღირებულება, 1.5-ჯერ მეტი, ვიდრე ჩვეულებრივი ტყვიის მჟავა აკუმულატორები; და ჩვეულებრივი ტყვიის მჟავა აკუმულატორების ღირებულება დაახლოებით 1.5-ჯერ მეტია, ვიდრე ამ აკუმულატორების. 1.5-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ჩვეულებრივი ტყვიის მჟავა აკუმულატორი.
ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორების მუშაობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ტრადიციულ ტყვია-მჟავას აკუმულატორებთან შედარებით. თუმცა, ჯერ კიდევ გაურკვეველია, რა როლს ასრულებს ძირითადი ნახშირბადის მასალა ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორების მუშაობის გაუმჯობესებაში. ნახშირბადის მასალების დამატებას შეიძლება ჰქონდეს უარყოფითი ეფექტები, როგორიცაა წყალბადის დალექვა უარყოფითი ელექტროდის მიერ და წყლის დაკარგვა, ამიტომ ეს არის საკითხი, რომელიც უნდა გადაიჭრას.
2.2 ლითიუმის ბატარეა
დატენვისა და განმუხტვის პროცესში, ლითიუმ-იონური აკუმულატორები დადებით ანოდად იყენებენ ლითიუმს შემცველ ქიმიკატებს. ლითიუმ-იონურ აკუმულატორებში ლითიუმი არ არის.
ლითიუმ-იონურ ბატარეებს აქვთ დადებითი ელექტროდი, რომელიც დამზადებულია ლითიუმის შემცველი ნაერთებისგან, როგორიცაა ლითიუმის კობალტატი (LiCoO2), ლითიუმის მანგანატი (LiMn2O4), ლითიუმის რკინის ფოსფატი (LiFePO4) და სხვა ორ ან სამკომპონენტიანი მასალებისგან. უარყოფითი ელექტროდი დამზადებულია ლითიუმ-ნახშირბადის შუალედური ნაერთებისგან, როგორიცაა გრაფიტი, რბილი ნახშირბადი, მყარი ნახშირბადი და ლითიუმის ტიტანატი.
ლითიუმ-იონურ ბატარეებს ორი გამორჩეული უპირატესობა აქვთ: ერთი - ენერგიის შენახვის მაღალი სიმკვრივე და მეორე - სიმძლავრის სიმკვრივე. სხვა უპირატესობებს შორისაა მაღალი ეფექტურობა, გამოყენების ფართო სპექტრი, დიდი ყურადღება, სწრაფი სამეცნიერო პროგრესი და ზრდის დიდი სივრცე. ① ქიმიური ელექტროლიტების გამოყენების გამო, არსებობს უსაფრთხოების დიდი რისკები; უსაფრთხოება უნდა გაუმჯობესდეს.
2.3 ენერგიის დამზოგავი აკუმულატორის არჩევა
ენერგიის დამზოგავი ბატარეების ამ ორ ტიპს შორის განსხვავებების მიმოხილვა მათი განმუხტვის სიღრმის, მუშაობის ტემპერატურის დიაპაზონისა და მათი ციკლის მიხედვით.
ზემოთ მოცემული ცხრილი აჩვენებს, რომ ტყვია-ნახშირბადის აკუმულატორებს აქვთ მოკლე ციკლის ვადა და გამოყოფენ წყალბადს, რაც საშიშია. მეორეს მხრივ, ლითიუმ-რკინის ფოსფატის აკუმულატორებს შეუძლიათ მუშაობა ტემპერატურის დიაპაზონში და აქვთ მაღალი ციკლის ვადა, ენერგიის გადაცემის ეფექტურობა და ენერგიის სიმკვრივე.
ამ მიზეზით, ლითიუმის რკინის ფოსფატის შესანახი ბატარეები საუკეთესო არჩევანია ენერგიის შენახვის პროექტების უმეტესობისთვის.
