1. Wat is ESS? Een blik op het energieopslagsysteem
Energieopslag is het proces waarbij energie wordt omgezet in een vorm die betrouwbaarder in de natuur voorkomt en vervolgens wordt opgeslagen zodat deze beschikbaar is wanneer nodig. Bij het opwekken, omzetten, transporteren en gebruiken van energie bestaan er vaak verschillen tussen vraag en aanbod wat betreft hoeveelheid, vorm, spreiding en tijd. Het gebruik van energieopslagtechnologie om energie op te slaan en vrij te geven, kan deze verschillen egaliseren. Dit zorgt voor een evenwichtiger energieaanbod en een hogere energie-efficiëntie. Mechanische energie, warmte-energie, chemische energie, stralingsenergie (lichtenergie), elektromagnetische energie, kernenergie en andere soorten energie kunnen in verschillende groepen worden ingedeeld. Met uitzondering van stralingsenergie kunnen alle andere soorten energie in standaardvormen worden opgeslagen. Mechanische energie kan bijvoorbeeld worden opgeslagen als kinetische of potentiële energie, elektrische energie als geïnduceerde veldenergie of elektrostatische veldenergie, thermische energie als latente warmte of voelbare warmte, en kernenergie is een pure vorm van energieopslag. Er bestaan verschillende manieren om energie op te slaan, zoals pompaccumulatie, persluchtaccumulatie, vliegwielaccumulatie, batterijaccumulatie, thermische opslag en waterstofopslag.
Op dit moment worden batterijen het meest gebruikt voor energieopslag in microgrids, omdat het vol成熟e producten zijn met veel praktijkervaring. Een batterij-energieopslagsysteem bestaat uit verschillende onderdelen, waaronder het batterijpakket, het batterijbeheersysteem (BMS), de step-up transformator, de bidirectionele energieopslagomvormer (PCS), het energieopslagvolgsysteem en enkele andere componenten. Wanneer het elektriciteitsnet uitvalt, kan het energieopslagsysteem overschakelen van netgekoppeld naar onafhankelijk functioneren. Het fungeert dan als back-upstroombron voor het gehele microgrid-systeem en zorgt ervoor dat de spanning en stroom stabiel blijven wanneer het niet op het net is aangesloten.
2. Het kiezen van een energieopslagbatterij
2.1 Loodkoolstofaccu
Een lood-koolstofbatterij is een nieuw type energieopslagapparaat dat wordt gemaakt door koolstofmaterialen met capacitieve eigenschappen toe te voegen aan de negatieve elektrode van een gewone loodzuuraccu. Dit kan "intern en" of "intern gemengd" gebeuren. Lood-koolstofbatterijen lijken op zowel gewone loodzuuraccu's als supercondensatoren. Ze kunnen gewone loodzuuraccu's op veel manieren aanzienlijk verbeteren, en dit zijn enkele van hun wetenschappelijke voordelen:
1. hoge laadmultiplicator;
2. De levensduur is 4-5 keer langer dan die van gewone loodzuuraccu's;
3. goede veiligheid;
4. Hoge regeneratie-efficiëntie (tot 97%), veel hoger dan die van andere chemische batterijen; veel grondstoffen, lage kosten, 1,5 keer zo laag als die van gewone loodzuuraccu's; en de kosten van gewone loodzuuraccu's zijn ongeveer 1,5 keer zo hoog als die van deze batterijen. 1,5 keer sterker dan een gewone loodzuuraccu.
De prestaties van lood-koolstofbatterijen zijn aanzienlijk verbeterd ten opzichte van traditionele loodzuurbatterijen. Het is echter nog steeds onduidelijk welke rol het belangrijkste koolstofmateriaal speelt bij het verbeteren van de prestaties van lood-koolstofbatterijen. Het toevoegen van koolstofmaterialen kan negatieve effecten hebben, zoals de neerslag van waterstof in de negatieve elektrode en waterverlies in de batterij. Dit is dus een probleem dat nader onderzocht moet worden.
2.2 Lithiumbatterij
Tijdens het laden en ontladen gebruiken lithium-ionbatterijen chemicaliën die lithium als positieve anode bevatten. Lithium-ionbatterijen bevatten geen lithiummetaal.
Lithium-ionbatterijen hebben een positieve elektrode die is gemaakt van lithiumhoudende verbindingen, zoals lithiumkobaltaat (LiCoO2), lithiummangaan (LiMn2O4), lithiumijzerfosfaat (LiFePO4) en andere twee- of driedelige materialen. De negatieve elektrode is gemaakt van lithium-koolstof-tussenlaagverbindingen, zoals grafiet, zachte koolstof, harde koolstof en lithiumtitanaat.
Lithium-ionbatterijen hebben twee belangrijke voordelen: een hoge energiedichtheid en een hoge vermogensdichtheid. Andere voordelen zijn een hoog rendement, een breed scala aan toepassingen, veel aandacht, snelle wetenschappelijke vooruitgang en veel groeipotentieel. ① Omdat er chemische elektrolyten worden gebruikt, zijn er grote veiligheidsrisico's; de veiligheid moet verbeterd worden.
2.3 Het kiezen van een energieopslagbatterij
Een overzicht van de verschillen tussen deze twee typen energieopslagbatterijen wat betreft de maximale ontladingsdiepte, het temperatuurbereik waarin ze kunnen functioneren en hun levensduur.
Uit bovenstaande tabel blijkt dat lood-koolstofbatterijen een korte levensduur hebben en waterstofgas afgeven, wat gevaarlijk is. Lithium-ijzerfosfaatbatterijen daarentegen kunnen bij uiteenlopende temperaturen functioneren en hebben een lange levensduur, een hoge energieoverdrachtsefficiëntie en een hoge energiedichtheid.
Om deze reden zijn lithium-ijzerfosfaatbatterijen de beste keuze voor de meeste energieopslagprojecten.
