1. O que é um ESS? Uma visão geral do sistema de armazenamento de energia.
O armazenamento de energia é o processo de transformar energia em uma forma que possa existir na natureza de maneira mais confiável e, em seguida, mantê-la disponível quando necessário. Quando a energia é criada, transformada, transportada e utilizada, frequentemente existem diferenças entre a oferta e a demanda em termos de quantidade, forma, distribuição e tempo. O uso de tecnologias de armazenamento de energia para armazenar e liberar energia pode equilibrar essas diferenças. Isso tornará a oferta e a demanda de energia mais equilibradas e aumentará a eficiência energética. Energia mecânica, energia térmica, energia química, energia de radiação (luz), energia eletromagnética, energia nuclear e outros tipos de energia podem ser classificados em diferentes grupos. Além da energia radiante, todos os outros tipos de energia podem ser armazenados em formas padronizadas. Por exemplo, a energia mecânica pode ser armazenada como energia cinética ou potencial, a energia elétrica pode ser armazenada como energia de campo induzido ou energia de campo eletrostático, a energia térmica pode ser armazenada como calor latente ou calor sensível, e a energia nuclear é uma forma pura de armazenamento de energia. Entre as diferentes maneiras de armazenar energia estão o armazenamento por bombeamento, o armazenamento por ar comprimido, o armazenamento por volante de inércia, o armazenamento em baterias, o armazenamento térmico e o armazenamento de hidrogênio.
Atualmente, as baterias são mais comumente usadas para armazenar energia em microrredes por serem produtos consolidados e com vasta experiência prática. Um sistema de armazenamento de energia em baterias é composto por diversos componentes, incluindo principalmente o conjunto de baterias, o sistema de gerenciamento de baterias (BMS), o transformador elevador, o conversor bidirecional (PCS), o sistema de rastreamento de energia e outros componentes. Quando a rede elétrica falha, o sistema de armazenamento de energia pode alternar entre a conexão à rede e a operação independente. Dessa forma, ele atua como fonte de energia de reserva para toda a microrrede, mantendo a tensão e a corrente estáveis quando desconectado da rede.
2. Escolhendo uma bateria de armazenamento de energia
2.1 Bateria com chumbo-carbono
A bateria de chumbo-carbono é um novo tipo de dispositivo de armazenamento de energia fabricado pela adição de materiais de carbono com propriedades capacitivas ao eletrodo negativo de uma bateria de chumbo-ácido convencional. Isso pode ser feito de forma "internamente e" ou "internamente misturado". As baterias de chumbo-carbono são semelhantes tanto às baterias de chumbo-ácido convencionais quanto aos supercapacitores. Elas podem melhorar significativamente o desempenho das baterias de chumbo-ácido convencionais em muitos aspectos, e estes são alguns de seus benefícios científicos:
1. Multiplicador de carregamento elevado;
2. A vida útil em ciclos é de 4 a 5 vezes maior que a das baterias de chumbo-ácido comuns;
3. boa segurança;
4. Alta taxa de regeneração (até 97%), muito superior à de outras baterias químicas; abundância de matérias-primas, baixo custo, 1,5 vezes menor que o das baterias de chumbo-ácido convencionais; e o custo das baterias de chumbo-ácido convencionais é cerca de 1,5 vezes maior que o dessas baterias. 1,5 vezes mais potente que uma bateria de chumbo-ácido convencional.
O desempenho das baterias de chumbo-carbono melhorou significativamente em comparação com as baterias de chumbo-ácido tradicionais. No entanto, ainda não está claro qual o papel do material de carbono, componente essencial, na melhoria do desempenho dessas baterias. A adição de materiais de carbono pode ter efeitos negativos, como a precipitação de hidrogênio no eletrodo negativo e a perda de água da bateria, sendo essa uma questão que precisa ser abordada.
Bateria de lítio de 2,2 V
No processo de carga e descarga, as baterias de íon-lítio utilizam substâncias químicas que contêm lítio como ânodo positivo. Não há lítio metálico nas baterias de íon-lítio.
As baterias de íon-lítio possuem um eletrodo positivo feito de compostos que contêm lítio, como cobaltato de lítio (LiCoO2), manganato de lítio (LiMn2O4), fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) e outros materiais de duas ou três partes. O eletrodo negativo é feito de compostos de lítio-carbono com camada intermediária, como grafite, carbono macio, carbono duro e titanato de lítio.
As baterias de íon-lítio possuem duas vantagens notáveis: alta densidade de armazenamento de energia e alta densidade de potência. Outros benefícios incluem alta eficiência, ampla gama de aplicações, grande interesse, rápido progresso científico e grande potencial de crescimento. ① Devido ao uso de eletrólitos químicos, existem grandes riscos de segurança; a segurança precisa ser aprimorada.
2.3 Escolhendo uma bateria de armazenamento de energia
Uma análise das diferenças entre esses dois tipos de baterias de armazenamento de energia em termos de profundidade de descarga, faixa de temperatura de operação e vida útil.
A tabela acima mostra que as baterias de chumbo-carbono têm um ciclo de vida curto e liberam hidrogênio, o que é perigoso. As baterias de fosfato de ferro-lítio, por outro lado, podem funcionar em uma ampla faixa de temperaturas e possuem um ciclo de vida longo, alta eficiência de transferência de energia e alta densidade energética.
Por esse motivo, as baterias de fosfato de ferro-lítio são a melhor opção para a maioria dos projetos de armazenamento de energia.
