1. Čo je ESS? Pohľad na systém skladovania energie
Uskladňovanie energie je proces premeny energie na formu, ktorá môže v prírode existovať spoľahlivejšie, a následné jej uchovávanie spôsobom, ktorý ju sprístupňuje, keď je potrebná. Pri vytváraní, zmene, premiestňovaní a využívaní energie často existujú rozdiely medzi ponukou a dopytom, pokiaľ ide o množstvo, tvar, rozloženie a čas. Použitie technológie skladovania energie na skladovanie a uvoľňovanie energie môže tieto rozdiely vyrovnať. Vďaka tomu sa ponuka a dopyt po energii vyrovnajú a zvýši sa energetická účinnosť. Mechanická energia, tepelná energia, chemická energia, radiačná (svetelná) energia, elektromagnetická energia, jadrová energia a ďalšie druhy energie možno rozdeliť do rôznych skupín. Okrem sálavej energie možno všetky ostatné druhy energie skladovať v štandardných formách. Napríklad mechanická energia sa môže skladovať ako kinetická alebo potenciálna energia, elektrická energia sa môže skladovať ako energia indukovaného poľa alebo energia elektrostatického poľa, tepelná energia sa môže skladovať ako latentné teplo alebo citeľné teplo a jadrová energia je čistou formou skladovania energie. Medzi rôzne spôsoby skladovania energie patrí prečerpávacia energia, skladovanie stlačeného vzduchu, skladovanie v zotrvačníku, skladovanie v batériách, tepelná energia a skladovanie vodíka.
V súčasnosti sa batérie častejšie používajú na ukladanie energie v mikrosieťach, pretože ide o zrelé produkty s bohatými praktickými skúsenosťami. Systém skladovania energie v batériách sa skladá z niekoľkých častí, medzi ktoré patrí najmä batériový blok, systém správy batérií (BMS), zvyšujúci transformátor, obojsmerný menič energie (PCS), systém sledovania skladovania energie a niektoré ďalšie časti. Keď dôjde k výpadku siete, systém skladovania energie sa môže prepnúť z pripojenia k sieti na prevádzku bez siete. Potom slúži ako záložný zdroj energie pre celý systém mikrosieťe a udržiava stabilné napätie a prúd, keď nie je pripojený k sieti.
2. Výber batérie na uskladnenie energie
2.1 Batéria s oloveným uhlíkom
Oloveno-uhlíková batéria je nový druh zariadenia na ukladanie energie, ktoré sa vyrába pridaním uhlíkových materiálov s kapacitnými vlastnosťami k zápornej elektróde bežnej oloveno-kyselinovej batérie. Toto sa dá dosiahnuť buď „interne a“, alebo „interne zmiešané“. Oloveno-uhlíkové batérie sú ako bežné oloveno-kyselinové batérie aj superkondenzátory. Dokážu v mnohých ohľadoch výrazne zlepšiť fungovanie bežných oloveno-kyselinových batérií a toto sú niektoré z ich vedeckých výhod:
1. vysoký multiplikátor nabíjania;
2. životnosť cyklu je 4-5-krát dlhšia ako u bežných olovených batérií;
3. dobrá bezpečnosť;
4. vysoké využitie regenerácie (až 97 %), oveľa vyššie ako u iných chemických batérií; veľa surovín, nízke náklady, 1,5-krát vyššie ako u bežných olovených batérií; a náklady na bežné olovené batérie sú približne 1,5-krát vyššie ako u týchto batérií. 1,5-krát silnejšie ako bežná olovená batéria.
Výkon oloveno-uhlíkových batérií sa v porovnaní s tradičnými oloveno-kyselinovými batériami výrazne zlepšil. Stále však nie je jasné, akú úlohu zohráva kľúčový uhlíkový materiál pri zlepšovaní výkonu oloveno-uhlíkových batérií. Pridanie uhlíkových materiálov môže mať negatívne účinky, ako je napríklad vyzrážanie vodíka na zápornej elektróde a strata vody v batérii, takže je to problém, ktorý je potrebné riešiť.
2.2 Lítiová batéria
V procese nabíjania a vybíjania používajú lítium-iónové batérie chemikálie, ktoré obsahujú lítium ako kladnú anódu. V lítium-iónových batériách nie je žiadny kovový lítium.
Lítium-iónové batérie majú kladnú elektródu vyrobenú zo zlúčenín obsahujúcich lítium, ako je kobaltát lítny (LiCoO2), mangán lítny (LiMn2O4), fosforečnan lítny a železo lítny (LiFePO4) a ďalšie dvoj- alebo trojzložkové materiály. Záporná elektróda je vyrobená z medzivrstvových zlúčenín lítium-uhlík, ako je grafit, mäkký uhlík, tvrdý uhlík a titaničitan lítny.
Lítium-iónové batérie majú dve vynikajúce výhody, jednou je vysoká hustota skladovania energie a druhou hustota výkonu. Medzi ďalšie výhody patrí vysoká účinnosť, široké spektrum použitia, veľká pozornosť, rýchly vedecký pokrok a veľa priestoru pre rast. ① Pretože sa používajú chemické elektrolyty, existujú veľké bezpečnostné riziká; bezpečnosť je potrebné zlepšiť.
2.3 Výber batérie na akumuláciu energie
Pozrite sa na rozdiely medzi týmito dvoma typmi batérií na skladovanie energie z hľadiska hĺbky ich vybitia, teplotného rozsahu, v ktorom môžu pracovať, a ich životnosti.
Z vyššie uvedenej tabuľky vyplýva, že oloveno-uhlíkové batérie majú krátku životnosť a uvoľňujú vodík, ktorý je nebezpečný. Lítium-železito-fosfátové batérie na druhej strane môžu pracovať v rôznych teplotách a majú vysokú životnosť, účinnosť prenosu energie a hustotu energie.
Z tohto dôvodu sú lítium-železitophosfátové akumulátory najlepšou voľbou pre väčšinu projektov skladovania energie.
