Elektrik enerjisini şəbəkədən necə saxlamaq olar?

Son 50 il ərzində qlobal elektrik enerjisi istehlakında davamlı artım müşahidə olunur, 2021-ci ildə təxminən 25,300 terawatt-saat istifadə edilir. Sənaye 4.0-a keçidlə bütün dünyada enerji tələbatında artım müşahidə olunur. Sənaye və digər iqtisadi sektorların enerji tələbatını nəzərə almasaq, bu rəqəmlər hər il artır. Bu sənaye dəyişikliyi və yüksək enerji istehlakı istixana qazlarının həddindən artıq emissiyası səbəbindən daha nəzərəçarpacaq iqlim dəyişikliyi təsirləri ilə birləşir. Hal-hazırda, elektrik istehsal edən stansiyaların və qurğuların əksəriyyəti bu cür tələbləri ödəmək üçün əsasən qalıq yanacaq mənbələrinə (neft və qaz) əsaslanır. Bu iqlim narahatlıqları ənənəvi üsullardan istifadə etməklə əlavə enerji istehsalını qadağan edir. Beləliklə, bərpa olunan mənbələrdən enerjinin davamlı və etibarlı təchizatını təmin etmək üçün səmərəli və etibarlı enerji saxlama sistemlərinin inkişafı getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir.

Enerji sektoru bərpa olunan enerjiyə və ya “yaşıl” həllərə keçməklə cavab verdi. Keçid, məsələn, külək turbinlərinin qanadlarının daha səmərəli istehsalına gətirib çıxaran təkmilləşdirilmiş istehsal texnologiyaları ilə kömək etdi. Həmçinin, tədqiqatçılar fotovoltaik hüceyrələrin səmərəliliyini artıra bildilər ki, bu da hər bir istifadə sahəsinə daha yaxşı enerji istehsalına gətirib çıxardı. 2021-ci ildə günəş fotovoltaik (PV) mənbələrindən elektrik enerjisi istehsalı əhəmiyyətli dərəcədə artaraq rekord həddə çataraq 179 TWsaata çatdı və 2020-ci ilə nisbətən 22% artım nümayiş etdirdi. Günəş PV texnologiyası hazırda qlobal elektrik enerjisi istehsalının 3,6%-ni təşkil edir və hazırda üçüncü ən böyük bərpa olunan enerjidir. hidroenergetika və küləkdən sonra enerji mənbəyidir.

Bununla belə, bu nailiyyətlər bərpa olunan enerji sistemlərinə xas olan bəzi çatışmazlıqları, əsasən də mövcudluğu həll etmir. Bu üsulların əksəriyyəti kömür və neft elektrik stansiyaları kimi tələb olunan enerji istehsal etmir. Günəş enerjisi çıxışları, məsələn, gün ərzində günəş şüalanma bucaqlarından və PV panelin yerləşdirilməsindən asılı olaraq dəyişikliklərlə mövcuddur. Qış mövsümündə və çox buludlu günlərdə hasilatı əhəmiyyətli dərəcədə azaldığı halda gecə vaxtı heç bir enerji istehsal edə bilmir. Külək enerjisi küləyin sürətindən asılı olaraq dalğalanmalardan da əziyyət çəkir. Buna görə də, aşağı istehsal dövrlərində enerji təchizatını saxlamaq üçün bu həllər enerji saxlama sistemləri ilə birləşdirilməlidir.

Enerji saxlama sistemləri nədir?

Enerji saxlama sistemləri enerjini sonrakı mərhələdə istifadə etmək üçün saxlaya bilər. Bəzi hallarda, yığılmış enerji ilə təmin edilmiş enerji arasında enerji çevrilməsi forması olacaq. Ən ümumi nümunə litium-ion batareyaları və ya qurğuşun-turşu batareyaları kimi elektrik batareyalarıdır. Onlar elektrodlar və elektrolit arasındakı kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə elektrik enerjisini təmin edirlər.

Batareyalar və ya BESS (batareyanın enerji saxlama sistemi) gündəlik həyatda istifadə olunan ən çox yayılmış enerji saxlama metodunu təmsil edir. Bənddə saxlanılan suyun potensial enerjisini elektrik enerjisinə çevirən su elektrik stansiyaları kimi digər saxlama sistemi mövcuddur. Aşağı düşən su elektrik enerjisi istehsal edən turbinin volanını döndərəcək. Başqa bir misal sıxılmış qazdır, sərbəst buraxıldıqdan sonra qaz güc istehsal edən turbinin təkərini döndərəcəkdir.

Batareyaları digər saxlama üsullarından ayıran cəhət onların potensial fəaliyyət sahələridir. Kiçik cihazlardan və avtomobil enerjisi təchizatından tutmuş məişət proqramlarına və böyük günəş fermalarına qədər, batareyalar şəbəkədən kənar istənilən saxlama proqramına problemsiz şəkildə inteqrasiya oluna bilər. Digər tərəfdən, hidroenergetika və sıxılmış hava üsulları saxlama üçün çox böyük və mürəkkəb infrastruktur tələb edir. Bu, özünü doğrultması üçün çox böyük tətbiqlər tələb edən çox yüksək xərclərə gətirib çıxarır.

Şəbəkədən kənar saxlama sistemləri üçün hallarda istifadə edin.

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, şəbəkədən kənar saxlama sistemləri günəş və külək enerjisi kimi bərpa olunan enerji üsullarından istifadəni və onlara etibar etməyi asanlaşdıra bilər. Buna baxmayaraq, bu cür sistemlərdən çox faydalana biləcək başqa proqramlar da var

Şəhər elektrik şəbəkələri hər bir şəhərin tələb və təklifinə əsaslanaraq lazımi miqdarda enerji təmin etməyi hədəfləyir. Tələb olunan güc gün ərzində dəyişə bilər. Qeyri-şəbəkə saxlama sistemləri dalğalanmaları azaltmaq və tələbatın pik olduğu hallarda daha çox sabitliyi təmin etmək üçün istifadə edilmişdir. Fərqli nöqteyi-nəzərdən, şəbəkədən kənar saxlama sistemləri əsas elektrik şəbəkəsində və ya planlaşdırılmış texniki xidmət müddətlərində gözlənilməz texniki nasazlığı kompensasiya etmək üçün çox faydalı ola bilər. Onlar alternativ enerji mənbələri axtarmadan enerji tələbatını ödəyə bilirlər. Məsələn, 2023-cü ilin fevral ayının əvvəllərində Texasda baş vermiş buz fırtınası nəticəsində təxminən 262 000 insan işıqsız qalmış, çətin hava şəraiti səbəbindən təmir işləri gecikmişdir.

Elektrikli nəqliyyat vasitələri başqa bir tətbiqdir. Tədqiqatçılar batareyaların ömrünü və enerji sıxlığını artırmaq üçün batareya istehsalını və doldurma/boşaltma strategiyalarını optimallaşdırmaq üçün çox səy göstərdilər. Litium-ion batareyaları bu kiçik inqilabın ön sıralarında olub və yeni elektrik avtomobillərində, həm də elektrik avtobuslarında geniş şəkildə istifadə olunub. Bu halda daha yaxşı batareyalar daha böyük məsafəyə səbəb ola bilər, həm də düzgün texnologiyalarla doldurulma vaxtını azalda bilər.

İHA-lar və mobil robotlar kimi digər texnoloji irəliləyişlər akkumulyatorun inkişafından çox faydalanıb. Orada hərəkət strategiyaları və idarəetmə strategiyaları əsasən batareyanın tutumu və təmin edilən gücdən asılıdır.

BESS nədir

BESS və ya batareya enerji saxlama sistemi enerji saxlamaq üçün istifadə edilə bilən enerji saxlama sistemidir. Bu enerji əsas şəbəkədən və ya külək enerjisi və günəş enerjisi kimi bərpa olunan enerji mənbələrindən əldə edilə bilər. O, müxtəlif konfiqurasiyalarda (seriya/paralel) təşkil edilmiş və tələblərə uyğun ölçülərə malik çoxsaylı batareyalardan ibarətdir. Onlar istifadə üçün DC gücünü AC gücünə çevirmək üçün istifadə olunan çeviriciyə qoşulurlar. Abatareya idarəetmə sistemi (BMS)batareyanın vəziyyətinə və doldurma/boşaltma əməliyyatına nəzarət etmək üçün istifadə olunur.

Digər enerji saxlama sistemləri ilə müqayisədə, onlar yerləşdirmək/qoşmaq üçün xüsusilə çevikdirlər və yüksək bahalı infrastruktur tələb etmirlər, lakin onlar hələ də xeyli baha başa gəlir və istifadəyə əsasən daha müntəzəm texniki xidmət tələb edir.

BESS ölçüləri və istifadə vərdişləri

Batareyanın enerji saxlama sistemini quraşdırarkən həll edilməli olan vacib məqam ölçüdür. Neçə batareya lazımdır? Hansı konfiqurasiyada? Bəzi hallarda batareyanın növü xərclərə qənaət və səmərəlilik baxımından uzunmüddətli perspektivdə həlledici rol oynaya bilər

Tətbiqlər kiçik ev təsərrüfatlarından tutmuş böyük sənaye müəssisələrinə qədər dəyişə biləcəyi üçün bu, ayrı-ayrılıqda həyata keçirilir.

Kiçik ev təsərrüfatları üçün, xüsusən də şəhər yerlərində ən çox yayılmış bərpa olunan enerji mənbəyi fotovoltaik panellərdən istifadə edən günəşdir. Mühəndis ümumiyyətlə ev təsərrüfatlarının orta enerji istehlakını nəzərə alacaq və xüsusi yer üçün il ərzində günəş şüalanma dərəcəsini qiymətləndirəcək. Batareyaların sayı və onların şəbəkə konfiqurasiyası ilin ən aşağı günəş enerjisi təchizatı zamanı ev təsərrüfatlarının tələblərinə uyğun olaraq seçilir, eyni zamanda batareyaları tamamilə boşaltmır. Bu, əsas şəbəkədən tam güc müstəqilliyinə malik bir həll yolu nəzərdə tutur.

Nisbətən mülayim bir şarj vəziyyətində saxlamaq və ya batareyaları tamamilə boşaltmamaq əvvəlcə intuitiv görünə biləcək bir şeydir. Axı, onu tam potensialdan çıxara bilmiriksə, niyə saxlama sistemindən istifadə edin? Teorik olaraq bu mümkündür, lakin bu, investisiyanın gəlirini maksimuma çatdıran strategiya olmaya bilər.

BESS-in əsas çatışmazlıqlarından biri batareyaların nisbətən yüksək qiymətidir. Buna görə də, batareyanın ömrünü maksimuma çatdıran bir istifadə vərdişi və ya doldurma/boşaltma strategiyası seçmək vacibdir. Məsələn, qurğuşun turşusu akkumulyatorları geri dönməz zədələnmədən 50% tutumdan aşağı boşaldıla bilməz. Litium-ion batareyaları daha yüksək enerji sıxlığına, uzun dövrə ömrünə malikdir. Onlar həmçinin daha böyük diapazonlardan istifadə etməklə boşaldıla bilər, lakin bu, artan qiymətə başa gəlir. Fərqli kimyalar arasında yüksək qiymət fərqi var, qurğuşun turşusu batareyaları eyni ölçülü litium-ion batareyadan yüzlərlə və minlərlə dollar ucuz ola bilər. Buna görə də qurğuşun turşusu batareyaları 3-cü dünya ölkələrində və yoxsul icmalarda günəş enerjisi tətbiqlərində ən çox istifadə olunur.

Batareyanın performansı ömrü boyu deqradasiyadan çox təsirlənir, ani uğursuzluqla bitən sabit performansa malik deyil. Bunun əvəzinə, tutum və təminat tədricən azala bilər. Təcrübədə, batareyanın tutumu orijinal tutumunun 80%-nə çatdıqda, onun istifadə müddəti bitmiş hesab olunur. Başqa sözlə, 20% tutumun azalması ilə qarşılaşdıqda. Praktikada bu, daha az miqdarda enerjinin təmin oluna biləcəyi deməkdir. Bu, tam müstəqil sistemlər üçün istifadə müddətlərinə və EV-nin əhatə edə biləcəyi yürüş miqdarına təsir edə bilər.

Nəzərə alınmalı olan başqa bir məqam təhlükəsizlikdir. İstehsal və texnologiyadakı irəliləyişlərlə, son dövrlərdə istehsal olunan batareyalar ümumiyyətlə kimyəvi cəhətdən daha sabitdir. Lakin deqradasiya və sui-istifadə tarixinə görə hüceyrələr termal qaçışa keçə bilər ki, bu da fəlakətli nəticələrə gətirib çıxara bilər və bəzi hallarda istehlakçıların həyatını təhlükə altına qoya bilər.

Buna görə şirkətlər batareyanın istifadəsinə nəzarət etmək üçün daha yaxşı batareya monitorinq proqramı (BMS) inkişaf etdirmişlər, həm də vaxtında texniki xidmət göstərmək və ağır nəticələrin qarşısını almaq üçün sağlamlıq vəziyyətinə nəzarət edirlər.

Nəticə

Şəbəkə-enerji saxlama sistemləri əsas şəbəkədən enerji müstəqilliyinə nail olmaq üçün əla fürsət təqdim edir, eyni zamanda dayanmalar və pik yüklənmə dövrlərində ehtiyat enerji mənbəyini təmin edir. Orada inkişaf daha yaşıl enerji mənbələrinə keçidi asanlaşdıracaq, beləliklə, enerji istehsalının iqlim dəyişikliyinə təsirini məhdudlaşdıracaq, eyni zamanda istehlakda daimi artımla enerji tələblərinə cavab verəcəkdir.

Batareya enerji saxlama sistemləri ən çox istifadə edilən və müxtəlif gündəlik tətbiqlər üçün konfiqurasiya edilməsi ən asan sistemdir. Onların yüksək çevikliyi nisbətən yüksək qiymətlə qarşılanır və bu, müvafiq ömrü mümkün qədər uzatmaq üçün monitorinq strategiyalarının hazırlanmasına gətirib çıxarır. Hazırda sənaye və akkumulyator batareyanın deqradasiyasını müxtəlif şərtlərdə araşdırmaq və başa düşmək üçün çox səy göstərir.