1. Kaj je ESS? Pogled na sistem za shranjevanje energije
Shranjevanje energije je proces spreminjanja energije v obliko, ki lahko v naravi obstaja zanesljiveje, in nato ohranjanje le-te na način, ki jo omogoča, ko je potrebna. Pri ustvarjanju, spreminjanju, premikanju in uporabi energije pogosto obstajajo razlike med ponudbo in povpraševanjem glede količine, oblike, porazdelitve in časa. Uporaba tehnologije shranjevanja energije za shranjevanje in sproščanje energije lahko te razlike izenači. To bo izenačilo ponudbo in povpraševanje po energiji ter povečalo energetsko učinkovitost. Mehansko energijo, toplotno energijo, kemično energijo, sevalno (svetlobno) energijo, elektromagnetno energijo, jedrsko energijo in druge vrste energije lahko razvrstimo v različne skupine. Poleg sevalne energije je mogoče vse druge vrste energije shraniti v standardnih oblikah. Mehansko energijo je mogoče na primer shraniti kot kinetično ali potencialno energijo, električno energijo kot energijo induciranega polja ali energijo elektrostatičnega polja, toplotno energijo kot latentno toploto ali občutno toploto, jedrska energija pa je čista oblika shranjevanja energije. Med različnimi načini shranjevanja energije so črpalno shranjevanje, shranjevanje stisnjenega zraka, shranjevanje z vztrajnikom, shranjevanje v baterijah, shranjevanje toplote in shranjevanje vodika.
Trenutno se baterije pogosteje uporabljajo za shranjevanje energije v mikroomrežjih, ker so zrela oprema z veliko delovnimi izkušnjami. Sistem za shranjevanje energije v baterijah je sestavljen iz več delov, med drugim iz baterijskega sklopa za shranjevanje energije, sistema za upravljanje baterij (BMS), povečevalnega transformatorja, dvosmerne pretvorniške naprave za shranjevanje energije (PCS), sistema za sledenje shranjevanju energije in nekaterih drugih delov. Ko omrežje izpade, se lahko sistem za shranjevanje energije preklopi iz priključenega na omrežje v delovanje brez omrežja. Nato deluje kot rezervni vir napajanja za celoten sistem mikroomrežja, ki ohranja stabilno napetost in tok, ko ni priključen na omrežje.
2. Izbira akumulatorja za shranjevanje energije
2.1 Baterija s svinčeno-ogljikovimi baterijami
Svinčevo-ogljikova baterija je nova vrsta naprave za shranjevanje energije, izdelana z dodajanjem ogljikovih materialov s kapacitivnimi lastnostmi negativni elektrodi običajne svinčevo-kislinske baterije. To je mogoče storiti bodisi "notranje in" bodisi "notranje mešano". Svinčevo-ogljikove baterije so podobne običajnim svinčevo-kislinskim baterijam in superkondenzatorjem. Navadne svinčevo-kislinske baterije lahko na več načinov veliko izboljšajo delovanje, tukaj pa so nekatere njihove znanstvene prednosti:
1. visok množitelj polnjenja;
2. življenjska doba je 4-5-krat daljša od življenjske dobe običajnih svinčeno-kislinskih baterij;
3. dobra varnost;
4. visok izkoristek regeneracije (do 97 %), veliko višji kot pri drugih kemičnih baterijah; veliko surovin, nizki stroški, 1,5-krat višji od običajnih svinčevo-kislinskih baterij; in stroški običajnih svinčevo-kislinskih baterij so približno 1,5-krat višji od teh baterij. 1,5-krat močnejši od običajne svinčevo-kislinske baterije.
Zmogljivost svinčevo-ogljikovih baterij se je v primerjavi s tradicionalnimi svinčevo-kislinskimi baterijami močno izboljšala. Vendar še vedno ni jasno, kakšno vlogo ima ključni ogljikov material pri izboljšanju zmogljivosti svinčevo-ogljikovih baterij. Dodajanje ogljikovih materialov ima lahko negativne učinke, kot sta izločanje vodika na negativni elektrodi in izguba vode v bateriji, zato je to vprašanje, ki ga je treba obravnavati.
2.2 Litijeva baterija
Pri polnjenju in praznjenju litij-ionske baterije uporabljajo kemikalije, ki vsebujejo litij kot pozitivno anodo. V litij-ionskih baterijah ni litijeve kovine.
Litij-ionske baterije imajo pozitivno elektrodo iz spojin, ki vsebujejo litij, kot so litijev kobaltat (LiCoO2), litijev manganat (LiMn2O4), litijev železov fosfat (LiFePO4) in drugi dvo- ali trikomponentni materiali. Negativna elektroda je izdelana iz litij-ogljikovih vmesnih spojin, kot so grafit, mehki ogljik, trdi ogljik in litijev titanat.
Litij-ionske baterije imajo dve izjemni prednosti, ena je visoka gostota shranjevanja energije, druga pa gostota moči. Druge prednosti vključujejo visoko učinkovitost, širok spekter uporabe, veliko pozornosti, hiter znanstveni napredek in veliko prostora za rast. ① Ker se uporabljajo kemični elektroliti, obstajajo velika varnostna tveganja; varnost mora biti boljša.
2.3 Izbira akumulatorja za shranjevanje energije
Oglejmo si razlike med tema dvema vrstama baterij za shranjevanje energije glede na to, kako globoko se lahko izpraznijo, temperaturno območje, v katerem lahko delujejo, in njihovo življenjsko dobo.
Zgornja tabela kaže, da imajo svinčevo-ogljikove baterije kratko življenjsko dobo in sproščajo vodik, kar je nevarno. Litijevo-železov fosfatne baterije pa lahko delujejo v različnih temperaturah in imajo visoko življenjsko dobo, učinkovitost prenosa energije in gostoto energije.
Zaradi tega so litijeve železovo-fosfatne baterije najboljša izbira za večino projektov shranjevanja energije.
