A cikin shekaru 50 da suka gabata, ana ci gaba da samun karuwar amfani da wutar lantarki a duniya, inda aka yi kiyasin amfani da kusan sa'o'i 25,300 na terawatt a cikin shekarar 2021. Tare da sauyi zuwa masana'antu 4.0, ana samun karuwar bukatun makamashi a duk fadin duniya. Waɗannan lambobin suna ƙaruwa kowace shekara, ba tare da abubuwan da ake buƙata na wutar lantarki na masana'antu da sauran sassan tattalin arziki ba. Wannan canjin masana'antu da yawan amfani da wutar lantarki yana haɗe tare da ƙarin tasirin sauyin yanayi na zahiri saboda yawan fitar da iskar gas. A halin yanzu, yawancin masana'antun samar da wutar lantarki da kayan aiki sun dogara kacokan akan tushen mai (mai da gas) don biyan irin waɗannan buƙatun. Waɗannan matsalolin yanayi sun hana ƙarin samar da makamashi ta amfani da hanyoyin al'ada. Don haka, ci gaban ingantaccen tsarin adana makamashin makamashi ya zama mafi mahimmanci don tabbatar da ci gaba da ingantaccen samar da makamashi daga hanyoyin sabuntawa.

Sashin makamashi ya amsa ta hanyar canzawa zuwa makamashi mai sabuntawa ko mafita "kore". An taimaka wa sauye-sauye ta hanyar ingantattun fasahohin masana'antu, wanda ke haifar da misali ga samar da ingantacciyar hanyar samar da injin turbin iska. Har ila yau, masu bincike sun sami damar inganta ingantaccen ƙwayoyin photovoltaic, suna haifar da mafi kyawun samar da makamashi a kowane yanki na amfani. A cikin 2021, samar da wutar lantarki daga hasken rana photovoltaic (PV) kafofin ya karu sosai, ya kai rikodin 179 TWh kuma yana wakiltar ci gaban 22% idan aka kwatanta da 2020. Fasahar PV ta hasken rana yanzu tana da kashi 3.6% na samar da wutar lantarki a duniya kuma a halin yanzu ita ce ta uku mafi girma da ake sabuntawa. tushen makamashi bayan wutar lantarki da iska.

Koyaya, waɗannan ci gaban ba su warware wasu abubuwan da ke tattare da tsarin makamashi mai sabuntawa ba, galibi samuwa. Yawancin waɗannan hanyoyin ba sa samar da makamashi akan buƙata a matsayin cibiyoyi da makamashin mai. Samfuran makamashin hasken rana alal misali ana samun su cikin yini tare da bambance-bambancen da ya danganta da kusurwoyin saka hasken rana da kuma matsayi na PV panel. Ba zai iya samar da wani kuzari a cikin dare ba yayin da aka rage yawan fitarsa ​​a lokacin hunturu da kuma a cikin kwanaki masu tsananin gizagizai. Ikon iska yana fama da jujjuyawa dangane da saurin iskar. Don haka, waɗannan mafita suna buƙatar haɗa su tare da tsarin ajiyar makamashi don ci gaba da samar da makamashi a lokacin ƙarancin fitarwa.

Menene tsarin ajiyar makamashi?

Tsarin ajiyar makamashi na iya adana makamashi don a yi amfani da shi a wani mataki na gaba. A wasu lokuta, za a sami wani nau'i na juyawar makamashi tsakanin makamashin da aka adana da samar da makamashi. Misali mafi yawanci shine baturan lantarki kamar baturan lithium-ion ko baturan gubar-acid. Suna samar da makamashin lantarki ta hanyar halayen sinadarai tsakanin na'urori da lantarki.

Batura, ko BESS (tsarin ajiyar makamashin baturi), suna wakiltar mafi yawan hanyar ajiyar makamashi da ake amfani da su a aikace-aikacen rayuwar yau da kullun. Akwai sauran tsarin ajiya kamar na'urorin samar da wutar lantarki da ke mayar da yuwuwar makamashin ruwan da aka adana a cikin dam zuwa makamashin lantarki. Ruwan da ke faɗowa zai juyar da ƙaya na injin turbin da ke samar da makamashin lantarki. Wani misali kuma shi ne matsewar iskar gas, da zarar an saki iskar gas ɗin zai juya motar turbin ɗin da ke samar da wutar lantarki.

Abin da ke raba batura da sauran hanyoyin ajiya shine yuwuwar wuraren aikinsu. Daga ƙananan na'urori da wutar lantarki na mota zuwa aikace-aikacen gida da manyan gonakin hasken rana, ana iya haɗa batura ba tare da ɓata lokaci ba zuwa kowane aikace-aikacen ajiya na waje. A gefe guda, wutar lantarki da hanyoyin iska da aka matse suna buƙatar manyan abubuwan more rayuwa masu rikitarwa don ajiya. Wannan yana haifar da tsada mai yawa wanda ke buƙatar aikace-aikace masu yawa don ya zama barata.

Yi amfani da lokuta don tsarin ajiya na waje.

Kamar yadda aka ambata a baya, tsarin ajiya na waje na iya sauƙaƙe amfani da dogaro da hanyoyin makamashi masu sabuntawa kamar hasken rana da wutar iska. Duk da haka, akwai wasu aikace-aikacen da za su iya amfana sosai daga irin waɗannan tsarin

Gidan wutar lantarki na birni yana da nufin samar da adadin wutar lantarki da ya dace dangane da wadata da buƙatun kowane birni. Ikon da ake buƙata zai iya canzawa cikin yini. An yi amfani da tsarin ma'ajiya na waje don rage sauye-sauye da samar da ƙarin kwanciyar hankali a lokuta na buƙatu kololuwa. Daga wani hangen nesa na daban, tsarin ma'ajiya na waje na iya zama da fa'ida sosai don rama duk wani kuskuren fasaha da ba a zata ba a cikin babban grid ɗin wutar lantarki ko yayin lokutan kulawa da aka tsara. Za su iya biyan buƙatun wutar lantarki ba tare da neman wasu hanyoyin samar da makamashi ba. Wani zai iya ba da misali da guguwar kankara a Texas a farkon watan Fabrairun 2023 wanda ya bar mutane kusan 262 000 ba su da wutar lantarki, yayin da aka jinkirta gyara saboda yanayin yanayi mai wahala.

Motocin lantarki wani aikace-aikace ne. Masu bincike sun yi ƙoƙari sosai don haɓaka masana'antar batir da dabarun caji / caji don iyakance tsawon rayuwa da ƙarfin ƙarfin batura. Batura Lithium-ion sun kasance kan gaba a wannan ƙaramin juyin juya hali kuma an yi amfani da su sosai a cikin sabbin motocin lantarki amma har da motocin bas ɗin lantarki. Ingantattun batura a wannan yanayin na iya haifar da mafi girman nisan miloli amma kuma rage lokutan caji tare da ingantattun fasaha.

Sauran ci gaban fasaha kamar UAVs da robots na hannu sun amfana sosai daga haɓaka baturi. Akwai dabarun motsi da dabarun sarrafawa sun dogara da ƙarfin baturi da ƙarfin da aka bayar.

Menene BESS

BESS ko tsarin ajiyar makamashin baturi shine tsarin ajiyar makamashi wanda za'a iya amfani dashi don adana makamashi. Wannan makamashi na iya fitowa daga babban grid ko kuma daga tushen makamashi mai sabuntawa kamar makamashin iska da makamashin rana. Ya ƙunshi batura da yawa da aka tsara a cikin jeri daban-daban (jeri/daidaitacce) kuma masu girma bisa ga buƙatun. An haɗa su da inverter wanda ake amfani dashi don canza wutar DC zuwa ikon AC don amfani. Ana amfani da tsarin sarrafa baturi (BMS) don saka idanu akan yanayin baturi da aikin caji/cajin.

Idan aka kwatanta da sauran tsarin ajiyar makamashi, suna da sassauci musamman don sanyawa/haɗa kuma basa buƙatar kayan more rayuwa mai tsada, amma har yanzu suna zuwa akan farashi mai yawa kuma suna buƙatar ƙarin kulawa akai-akai dangane da amfani.

BESS girman girman da halayen amfani

Mahimmin batu don magancewa lokacin shigar da tsarin ajiyar makamashin baturi yana girma. Batura nawa ake bukata? A cikin wane tsari? A wasu lokuta, nau'in baturi na iya taka muhimmiyar rawa a cikin dogon lokaci dangane da tanadin farashi da inganci.

Ana yin wannan bisa ga kowane hali kamar yadda aikace-aikace na iya zuwa daga ƙananan gidaje zuwa manyan masana'antu.

Mafi yawan tushen makamashin da ake sabuntawa ga ƙananan gidaje, musamman a cikin birane, shine hasken rana ta amfani da bangarori na hotovoltaic. Injiniyan gabaɗaya zai yi la'akari da matsakaicin yawan wutar lantarki na gidan tare da tantance hasken hasken rana a cikin shekara don takamaiman wurin. An zaɓi adadin batura da tsarin grid ɗin su don dacewa da buƙatun gida a lokacin mafi ƙarancin wutar lantarki na shekara na shekara yayin da ba gaba ɗaya ke zubar da batir ɗin ba. Wannan yana ɗaukar mafita don samun cikakkiyar yancin kai daga babban grid.

Tsayawa matsakaicin yanayin caji ko rashin cikar cajin batir wani abu ne wanda zai iya zama mai saurin fahimta da farko. Bayan haka, me yasa amfani da tsarin ajiya idan ba za mu iya cire shi cikakke ba? A ra'ayi yana yiwuwa, amma ƙila ba shine dabarar da ke haɓaka dawo da saka hannun jari ba.

Ɗaya daga cikin manyan abubuwan da BESS ke da shi shine tsadar baturi. Don haka, zabar al'adar amfani ko dabarar caji/cajin da ke haɓaka tsawon rayuwar baturi yana da mahimmanci. Misali, batirin gubar acid ba za a iya fitar da su a kasa da karfin 50% ba tare da fama da lalacewa mara jurewa ba. Batura lithium-ion suna da mafi girman ƙarfin kuzari, tsawon rayuwa. Hakanan za'a iya fitar dasu ta amfani da manyan jeri, amma wannan yana zuwa akan farashin ƙarin farashi. Akwai babban bambance-bambance a farashi tsakanin nau'ikan sunadarai daban-daban, batirin gubar acid na iya zama ɗaruruwa zuwa dubban daloli mai rahusa fiye da baturin lithium-ion mai girman iri ɗaya. Wannan shine dalilin da ya sa batirin gubar gubar ya fi amfani da su a aikace-aikacen hasken rana a cikin ƙasashen duniya na 3 da matalauta.

Aikin baturi yana da matuƙar tasiri ta lalacewa yayin rayuwar sa, ba shi da tsayayyen aiki wanda ke ƙarewa da gazawar kwatsam. Madadin haka, iyawar da aka bayar na iya shuɗewa a hankali. A aikace, ana ɗaukar tsawon rayuwar batir ya ƙare lokacin da ƙarfinsa ya kai kashi 80% na ainihin ƙarfinsa. A takaice dai, lokacin da ya sami raguwar iya aiki 20%. A aikace, wannan yana nufin za a iya samar da ƙananan adadin kuzari. Wannan na iya shafar lokutan amfani don cikakken tsarin zaman kansa da adadin nisan da EV zai iya rufewa.

Wani batu da za a yi la'akari shi ne aminci. Tare da ci gaba a masana'antu da fasaha, batura na baya-bayan nan gabaɗaya sun fi kwanciyar hankali a sinadarai. Duk da haka saboda lalacewa da tarihin cin zarafi, ƙwayoyin cuta na iya shiga cikin yanayin zafi wanda zai iya haifar da mummunan sakamako kuma a wasu lokuta yana jefa rayuwar masu amfani cikin haɗari.

Wannan shine dalilin da ya sa kamfanoni suka samar da ingantattun software na lura da baturi (BMS) don sarrafa amfani da baturi amma kuma suna lura da yanayin lafiya don samar da kulawa akan lokaci da kuma guje wa mummunan sakamako.

Kammalawa

Daga cikin tsarin ajiyar makamashi na grid-makamashi suna ba da babbar dama don samun 'yancin kai daga babban grid amma kuma suna samar da tushen tushen wutar lantarki a lokacin raguwa da lokutan nauyi. A can ci gaba zai sauƙaƙe sauyawa zuwa tushen samar da makamashi mai kore, don haka yana iyakance tasirin samar da makamashi a kan sauyin yanayi yayin da har yanzu yana biyan bukatun makamashi tare da ci gaba da ci gaba da amfani.

Tsarin ajiyar makamashin baturi shine mafi yawan amfani da su kuma mafi sauƙi don saita don aikace-aikacen yau da kullun daban-daban. Ana fuskantar babban sassaucin su ta hanyar tsada mai tsada, wanda ke haifar da haɓaka dabarun sa ido don tsawaita tsawon rayuwarsu gwargwadon yiwuwa. A halin yanzu, masana'antu da masana kimiyya suna ƙoƙarin yin bincike da fahimtar lalata baturi a ƙarƙashin yanayi daban-daban.