1. ESS Nedir? Enerji Depolama Sistemine Bir Bakış
Enerji depolama, enerjiyi doğada daha güvenilir bir şekilde var olabilecek bir forma dönüştürme ve ardından ihtiyaç duyulduğunda kullanılabilir hale getirecek şekilde saklama işlemidir. Enerji üretilirken, değiştirilirken, taşınırken ve kullanılırken, miktar, şekil, yayılım ve zaman açısından arz ve talep arasında genellikle farklılıklar vardır. Enerji depolama teknolojisini kullanarak enerjiyi depolamak ve serbest bırakmak, bu farklılıkları dengeleyebilir. Bu, enerji arz ve talebini daha eşit hale getirecek ve enerji verimliliğini artıracaktır. Mekanik enerji, ısı enerjisi, kimyasal enerji, radyasyon (ışık) enerjisi, elektromanyetik enerji, nükleer enerji ve diğer enerji türleri farklı gruplara ayrılabilir. Radyant enerjiye ek olarak, diğer tüm enerji türleri standart formlarda depolanabilir. Örneğin, mekanik enerji kinetik veya potansiyel enerji olarak, elektrik enerjisi indüklenmiş alan enerjisi veya elektrostatik alan enerjisi olarak, termal enerji latent ısı veya duyulur ısı olarak depolanabilir ve nükleer enerji saf bir enerji depolama biçimidir. Enerji depolamanın farklı yolları arasında pompalı depolama, basınçlı hava depolama, volan depolama, pil depolama, termal depolama ve hidrojen depolama yer almaktadır.
Şu anda, piller uzun süredir kullanılan ve olgunlaşmış ürünler oldukları için mikro şebekelerde enerji depolamak için daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Pil enerji depolama sisteminde, esas olarak enerji depolama pil paketi, pil yönetim sistemi (BMS), yükseltici transformatör, enerji depolama çift yönlü dönüştürücü cihazı (PCS), enerji depolama takip sistemi ve diğer bazı parçalar olmak üzere çeşitli bileşenler bulunur. Şebeke kesildiğinde, enerji depolama sistemi şebekeye bağlı olmaktan şebekeden bağımsız çalışmaya geçebilir. Bu durumda, şebekeye bağlı olmadığı zamanlarda voltaj ve akımı sabit tutarak tüm mikro şebeke sistemi için yedek güç kaynağı görevi görür.
2. Enerji depolama bataryası seçimi
2.1 Kurşun karbonlu pil
Kurşun-karbon pil, normal kurşun-asit pilin negatif elektroduna kapasitif özelliklere sahip karbon malzemeleri eklenerek üretilen yeni bir enerji depolama cihazıdır. Bu işlem "dahili olarak" veya "dahili olarak karıştırılarak" yapılabilir. Kurşun-karbon piller hem normal kurşun-asit piller hem de süper kapasitörler gibidir. Normal kurşun-asit pillerin birçok yönden çok daha iyi çalışmasını sağlayabilirler ve işte bazı bilimsel faydaları:
1. Yüksek şarj çarpanı;
2. Çevrim ömrü, normal kurşun-asit akülere göre 4-5 kat daha uzundur;
3. İyi güvenlik;
4. Yüksek rejenerasyon kullanım oranı (%97'ye kadar), diğer kimyasal akülere göre çok daha yüksek; bol miktarda hammadde, düşük maliyet, normal kurşun-asit akülerin 1,5 katı; ve normal kurşun-asit akülerin maliyeti bu akülerin yaklaşık 1,5 katı. Normal bir kurşun-asit aküye göre 1,5 kat daha güçlü.
Kurşun-karbon pillerin performansı, geleneksel kurşun-asit pillere kıyasla büyük ölçüde iyileşmiştir. Bununla birlikte, temel karbon malzemenin kurşun-karbon pillerin performansını iyileştirmede ne gibi bir rol oynadığı hala net değildir. Karbon malzemelerin eklenmesi, negatif elektrotun hidrojen çökelmesi ve pilin su kaybetmesi gibi olumsuz etkilere yol açabilir; bu nedenle bu, ele alınması gereken bir konudur.
2.2 Lityum pil
Şarj ve deşarj işlemi sırasında, lityum iyon piller pozitif anot olarak lityum içeren kimyasallar kullanır. Lityum iyon pillerde lityum metali bulunmaz.
Lityum iyon pillerin pozitif elektrodu, lityum kobaltat (LiCoO2), lityum manganat (LiMn2O4), lityum demir fosfat (LiFePO4) ve diğer iki veya üç bileşenli malzemeler gibi lityum içeren bileşiklerden yapılmıştır. Negatif elektrot ise grafit, yumuşak karbon, sert karbon ve lityum titanat gibi lityum-karbon ara katman bileşiklerinden yapılmıştır.
Lityum iyon pillerin iki önemli avantajı vardır: biri yüksek enerji depolama yoğunluğu, diğeri ise güç yoğunluğudur. Diğer faydaları arasında yüksek verimlilik, geniş kullanım alanı, büyük ilgi, hızlı bilimsel ilerleme ve büyük büyüme potansiyeli yer almaktadır. ① Kimyasal elektrolitler kullanıldığı için büyük güvenlik riskleri vardır; güvenlik önlemlerinin iyileştirilmesi gerekmektedir.
2.3 Enerji depolama bataryası seçimi
Bu iki enerji depolama batarya türü arasındaki farklara, deşarj derinlikleri, çalışma sıcaklık aralıkları ve çevrim ömürleri açısından bir göz atalım.
Yukarıdaki tablo, kurşun-karbon pillerin kısa bir çevrim ömrüne sahip olduğunu ve tehlikeli olan hidrojen saldığını göstermektedir. Öte yandan, lityum demir fosfat piller, geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilir ve yüksek çevrim ömrüne, enerji transfer verimliliğine ve enerji yoğunluğuna sahiptir.
Bu nedenle, lityum demir fosfat depolama pilleri çoğu enerji depolama projesi için en iyi seçimdir.
