1. Kas ir EESS? Enerģijas uzkrāšanas sistēmas apskats
Enerģijas uzkrāšana ir process, kurā enerģija tiek pārveidota formā, kas dabā var pastāvēt drošāk, un pēc tam tiek saglabāta tādā veidā, kas padara to pieejamu, kad tā ir nepieciešama. Kad enerģija tiek radīta, mainīta, pārvietota un izmantota, bieži vien pastāv atšķirības starp piedāvājumu un pieprasījumu attiecībā uz daudzumu, formu, izplatību un laiku. Izmantojot enerģijas uzkrāšanas tehnoloģiju enerģijas uzkrāšanai un atbrīvošanai, var izlīdzināt šīs atšķirības. Tas padarīs enerģijas piedāvājumu un pieprasījumu vienlīdzīgāku un palielinās energoefektivitāti. Mehānisko enerģiju, siltumenerģiju, ķīmisko enerģiju, starojuma (gaismas) enerģiju, elektromagnētisko enerģiju, kodolenerģiju un citus enerģijas veidus var iedalīt dažādās grupās. Papildus starojuma enerģijai visus citus enerģijas veidus var uzglabāt standarta formās. Piemēram, mehānisko enerģiju var uzglabāt kā kinētisko vai potenciālo enerģiju, elektrisko enerģiju var uzglabāt kā inducētā lauka enerģiju vai elektrostatiskā lauka enerģiju, siltumenerģiju var uzglabāt kā latento siltumu vai jūtamo siltumu, un kodolenerģija ir tīra enerģijas uzkrāšanas forma. Starp dažādajiem enerģijas uzkrāšanas veidiem ir sūknēšanas uzglabāšana, saspiesta gaisa uzglabāšana, spararata uzglabāšana, akumulatoru uzglabāšana, termiskā uzglabāšana un ūdeņraža uzglabāšana.
Pašlaik baterijas biežāk tiek izmantotas enerģijas uzkrāšanai mikrotīklos, jo tās ir nobriedušas preces ar lielu darba pieredzi. Akumulatoru enerģijas uzkrāšanas sistēmā ir vairākas daļas, galvenokārt enerģijas uzkrāšanas akumulatoru bloks, akumulatora pārvaldības sistēma (BMS), pastiprināšanas transformators, enerģijas uzkrāšanas divvirzienu pārveidotāja ierīce (PCS), enerģijas uzkrāšanas izsekošanas sistēma un dažas citas daļas. Kad tīkls nedarbojas, enerģijas uzkrāšanas sistēmu var pārslēgt no pieslēguma tīklam uz darbību bez tīkla. Tad tā darbojas kā rezerves barošanas avots visai mikrotīkla sistēmai, uzturot spriegumu un strāvu stabilu, kad tā nav pievienota tīklam.
2. Enerģijas uzglabāšanas akumulatora izvēle
2.1 Akumulators ar svina un oglekļa dioksīda emisiju
Svina-oglekļa akumulators ir jauna veida enerģijas uzkrāšanas ierīce, kas tiek izgatavota, pievienojot oglekļa materiālus ar kapacitatīvām īpašībām parasta svina-skābes akumulatora negatīvajam elektrodam. To var izdarīt vai nu "iekšēji un", vai "iekšēji sajaucot". Svina-oglekļa akumulatori ir līdzīgi gan parastajiem svina-skābes akumulatoriem, gan superkondensatoriem. Tie var uzlabot parasto svina-skābes akumulatoru darbību daudzos veidos, un šie ir daži no to zinātniskajiem ieguvumiem:
1. augsts uzlādes reizinātājs;
2. cikla kalpošanas laiks ir 4–5 reizes ilgāks nekā parastajām svina-skābes baterijām;
3. laba drošība;
4. augsta reģenerācijas izmantošanas pakāpe (līdz 97 %), daudz augstāka nekā citiem ķīmiskajiem akumulatoriem; daudz izejvielu, zemas izmaksas, 1,5 reizes lielākas nekā parastajiem svina-skābes akumulatoriem; un parasto svina-skābes akumulatoru izmaksas ir aptuveni 1,5 reizes lielākas nekā šiem akumulatoriem. 1,5 reizes spēcīgāki nekā parastie svina-skābes akumulatori.
Svina-oglekļa akumulatoru veiktspēja ir ievērojami uzlabojusies, salīdzinot ar tradicionālajiem svina-skābes akumulatoriem. Tomēr joprojām nav skaidrs, kāda loma galvenajam oglekļa materiālam ir svina-oglekļa akumulatoru veiktspējas uzlabošanā. Oglekļa materiālu pievienošanai var būt negatīva ietekme, piemēram, negatīvais elektrods var izraisīt ūdeņraža izgulsnēšanos un akumulators var zaudēt ūdeni, tāpēc šī ir problēma, kas jārisina.
2.2 litija akumulators
Litija jonu akumulatoru uzlādes un izlādes procesā tiek izmantotas ķīmiskas vielas, kas satur litiju kā pozitīvo anodu. Litija jonu akumulatoros nav litija metāla.
Litija jonu akumulatoriem ir pozitīvais elektrods, kas izgatavots no litiju saturošiem savienojumiem, piemēram, litija kobaltāta (LiCoO2), litija manganāta (LiMn2O4), litija dzelzs fosfāta (LiFePO4) un citiem divkomponentu vai trīskomponentu materiāliem. Negatīvais elektrods ir izgatavots no litija-oglekļa starpslāņa savienojumiem, piemēram, grafīta, mīkstās ogles, cietās ogles un litija titanāta.
Litija jonu akumulatoriem ir divas izcilas priekšrocības: viena ir augsts enerģijas uzglabāšanas blīvums, otra ir jaudas blīvums. Citas priekšrocības ietver augstu efektivitāti, plašu pielietojumu klāstu, lielu uzmanību, strauju zinātnisko progresu un lielas izaugsmes iespējas. ① Tā kā tiek izmantoti ķīmiskie elektrolīti, pastāv lieli drošības riski; drošībai ir jābūt labākai.
2.3 Enerģijas uzglabāšanas akumulatora izvēle
Apskatiet atšķirības starp šiem diviem enerģijas uzkrāšanas akumulatoru veidiem, ņemot vērā to, cik dziļi tos var izlādēt, temperatūras diapazonu, kurā tie var darboties, un to cikla ilgumu.
Iepriekš redzamajā tabulā redzams, ka svina-oglekļa akumulatoriem ir īss cikla mūžs un tie izdala ūdeņradi, kas ir bīstami. Savukārt litija dzelzs fosfāta akumulatori var darboties dažādās temperatūrās un tiem ir augsts cikla mūžs, enerģijas pārneses efektivitāte un enerģijas blīvums.
Šī iemesla dēļ litija dzelzs fosfāta akumulatori ir labākā izvēle lielākajai daļai enerģijas uzkrāšanas projektu.
