Վերջին 50 տարիների ընթացքում համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի սպառման շարունակական աճ է գրանցվել՝ 2021 թվականին մոտ 25,300 տերավատ/ժամ հաշվարկով: Արդյունաբերության 4.0-ին անցնելու հետ մեկտեղ ամբողջ աշխարհում էներգիայի պահանջարկի աճ կա: Այս թվերը տարեցտարի ավելանում են՝ չհաշված արդյունաբերական և տնտեսական այլ ոլորտների էլեկտրաէներգիայի պահանջները: Արդյունաբերական այս տեղաշարժը և էներգիայի բարձր սպառումը զուգորդվում են կլիմայի փոփոխության ավելի շոշափելի հետևանքներով՝ ջերմոցային գազերի ավելորդ արտանետումների պատճառով: Ներկայումս էլեկտրաէներգիայի արտադրության կայանների և օբյեկտների մեծ մասը մեծապես կախված է հանածո վառելիքի աղբյուրներից (նավթ և գազ)՝ նման պահանջները բավարարելու համար: Կլիմայական այս մտահոգությունները արգելում են լրացուցիչ էներգիայի արտադրությունը՝ օգտագործելով սովորական մեթոդները: Այսպիսով, էներգիայի պահպանման արդյունավետ և հուսալի համակարգերի զարգացումը դառնում է ավելի կարևոր՝ վերականգնվող աղբյուրներից էներգիայի շարունակական և հուսալի մատակարարում ապահովելու համար:
Էներգետիկ ոլորտն արձագանքել է՝ անցնելով վերականգնվող էներգիայի կամ «կանաչ» լուծումների: Անցմանը նպաստել են արտադրության բարելավված տեխնիկան, ինչը, օրինակ, բերել է հողմատուրբինի շեղբերների ավելի արդյունավետ արտադրությանը: Բացի այդ, հետազոտողները կարողացել են բարելավել ֆոտոգալվանային բջիջների արդյունավետությունը՝ հանգեցնելով ավելի լավ էներգիայի արտադրության մեկ օգտագործման տարածքի համար: 2021 թվականին արևային ֆոտովոլտային (PV) աղբյուրներից էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը զգալիորեն աճել է՝ հասնելով ռեկորդային 179 ՏՎտժ-ի և ներկայացնելով 22% աճ 2020 թվականի համեմատ: Արևային ՖՎ տեխնոլոգիան այժմ կազմում է համաշխարհային էլեկտրաէներգիայի արտադրության 3,6%-ը և ներկայումս երրորդն է վերականգնվող աղբյուրներից: էներգիայի աղբյուր հիդրոէներգիայից և քամուց հետո:
Այնուամենայնիվ, այս հայտնագործությունները չեն լուծում վերականգնվող էներգիայի համակարգերի որոշ ներհատուկ թերություններ, հիմնականում՝ հասանելիությունը: Այս մեթոդներից շատերը պահանջարկի դեպքում էներգիա չեն արտադրում որպես ածուխ և նավթային էլեկտրակայաններ: Արևային էներգիայի ելքերը, օրինակ, հասանելի են ողջ օրվա ընթացքում՝ կախված արևի ճառագայթման անկյուններից և ՖՎ վահանակի դիրքից: Այն չի կարող էներգիա արտադրել գիշերվա ընթացքում, մինչդեռ ձմեռային սեզոնին և շատ ամպամած օրերին դրա արտադրությունը զգալիորեն նվազում է: Քամու ուժը տուժում է նաև քամու արագությունից կախված տատանումներից: Հետևաբար, այս լուծումները պետք է զուգակցվեն էներգիայի պահեստավորման համակարգերի հետ՝ ցածր ելքային ժամանակահատվածներում էներգիայի մատակարարումը պահպանելու համար:
Որոնք են էներգիայի պահպանման համակարգերը:
Էներգիայի պահպանման համակարգերը կարող են էներգիա կուտակել, որպեսզի հետագայում դրանք օգտագործվեն: Որոշ դեպքերում էներգիայի փոխակերպման ձև կլինի կուտակված էներգիայի և տրամադրված էներգիայի միջև: Ամենատարածված օրինակը էլեկտրական մարտկոցներն են, ինչպիսիք են լիթիում-իոնային մարտկոցները կամ կապարաթթվային մարտկոցները: Նրանք էլեկտրական էներգիա են ապահովում էլեկտրոդների և էլեկտրոլիտի միջև քիմիական ռեակցիաների միջոցով:
Մարտկոցները կամ BESS-ը (մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգ) ներկայացնում են էներգիայի պահպանման ամենատարածված մեթոդը, որն օգտագործվում է առօրյա կյանքում: Գոյություն ունեն պահեստավորման այլ համակարգեր, ինչպիսիք են հիդրոէլեկտրակայանները, որոնք ամբարտակում պահվող ջրի պոտենցիալ էներգիան վերածում են էլեկտրական էներգիայի: Ներքև ընկնող ջուրը կշրջի էլեկտրական էներգիա արտադրող տուրբինի թռչող անիվը: Մեկ այլ օրինակ է սեղմված գազը, երբ բաց թողնելուց հետո գազը կշրջի տուրբինի հզորություն արտադրող անիվը:
Այն, ինչ առանձնացնում է մարտկոցները պահեստավորման այլ մեթոդներից, դրանց շահագործման հնարավոր ոլորտներն են: Փոքր սարքերից և ավտոմոբիլային էներգիայի մատակարարումից մինչև կենցաղային ծրագրեր և մեծ արևային ֆերմաներ, մարտկոցները կարող են անխափան կերպով ինտեգրվել ցանցից դուրս պահեստավորման ցանկացած հավելվածին: Մյուս կողմից, հիդրոէներգիայի և սեղմված օդի մեթոդները պահեստավորման համար պահանջում են շատ մեծ և բարդ ենթակառուցվածքներ: Սա հանգեցնում է շատ բարձր ծախսերի, որոնք պահանջում են շատ մեծ ծրագրեր, որպեսզի այն արդարացվի:
Օգտագործեք պատյաններ ցանցից դուրս պահեստավորման համակարգերի համար:
Ինչպես նշվեց նախկինում, ցանցից դուրս պահեստավորման համակարգերը կարող են հեշտացնել վերականգնվող էներգիայի վերականգնվող մեթոդների օգտագործումը և կախվածությունը, ինչպիսիք են արևային և քամու էներգիան: Այնուամենայնիվ, կան այլ ծրագրեր, որոնք կարող են մեծապես օգուտ քաղել նման համակարգերից
Քաղաքային էլեկտրացանցերը նպատակ ունեն ապահովելու ճիշտ քանակությամբ էներգիա՝ յուրաքանչյուր քաղաքի առաջարկի և պահանջարկի հիման վրա: Պահանջվող հզորությունը կարող է տատանվել ողջ օրվա ընթացքում: Ցանցից դուրս պահեստավորման համակարգերն օգտագործվել են տատանումները թուլացնելու և պիկ պահանջարկի դեպքում ավելի կայունություն ապահովելու համար: Այլ տեսանկյունից, ցանցից դուրս պահեստավորման համակարգերը կարող են շատ օգտակար լինել հիմնական էլեկտրացանցում կամ պլանավորված սպասարկման ժամանակաշրջանների ընթացքում չնախատեսված տեխնիկական անսարքությունների փոխհատուցման համար: Նրանք կարող են բավարարել էներգիայի պահանջները՝ առանց այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրներ փնտրելու: Կարելի է օրինակ բերել Տեխասի սառցե փոթորիկը 2023 թվականի փետրվարի սկզբին, որը մոտ 262 000 մարդու թողեց առանց էլեկտրականության, մինչդեռ վերանորոգումը հետաձգվեց եղանակային բարդ պայմանների պատճառով։
Էլեկտրական մեքենաները ևս մեկ կիրառություն են: Հետազոտողները մեծ ջանքեր են թափել մարտկոցների արտադրության և լիցքավորման/լիցքավորման ռազմավարությունների օպտիմալացման համար՝ մարտկոցների կյանքի տևողությունը և հզորության խտությունը մեծացնելու համար: Լիթիում-իոնային մարտկոցները եղել են այս փոքր հեղափոխության առաջնագծում և լայնորեն օգտագործվել նոր էլեկտրական մեքենաներում, ինչպես նաև էլեկտրական ավտոբուսներում: Ավելի լավ մարտկոցներն այս դեպքում կարող են հանգեցնել ավելի մեծ վազքի, բայց նաև նվազեցնելու լիցքավորման ժամանակը՝ ճիշտ տեխնոլոգիաներով:
Տեխնոլոգիական այլ առաջընթացները, ինչպիսիք են անօդաչու թռչող սարքերը և շարժական ռոբոտները, մեծապես օգուտ են քաղել մարտկոցների մշակումից: Այնտեղ շարժման ռազմավարությունները և վերահսկման ռազմավարությունները մեծապես հիմնված են մարտկոցի հզորության և տրամադրվող էներգիայի վրա:
Ինչ է BESS-ը
BESS կամ մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգը էներգիայի պահպանման համակարգ է, որը կարող է օգտագործվել էներգիա կուտակելու համար: Այս էներգիան կարող է ստացվել հիմնական ցանցից կամ վերականգնվող էներգիայի աղբյուրներից, ինչպիսիք են քամու և արևային էներգիան: Այն բաղկացած է մի քանի մարտկոցներից, որոնք դասավորված են տարբեր կոնֆիգուրացիաներով (սերիա/զուգահեռ) և չափվում են՝ ելնելով պահանջներից: Դրանք միացված են ինվերտորին, որն օգտագործվում է DC-ի հզորությունը AC հոսանքի փոխարկելու համար՝ օգտագործման համար: Ամարտկոցի կառավարման համակարգ (BMS)օգտագործվում է մարտկոցի պայմանները և լիցքավորման/լիցքաթափման աշխատանքը վերահսկելու համար:
Էներգիայի պահպանման այլ համակարգերի համեմատ, դրանք հատկապես ճկուն են տեղադրման/միացման համար և չեն պահանջում թանկարժեք ենթակառուցվածք, սակայն դրանք դեռևս ունեն զգալի ծախսեր և պահանջում են ավելի կանոնավոր սպասարկում՝ կախված օգտագործման վրա:
BESS չափսերի և օգտագործման սովորություններ
Մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգի տեղադրման ժամանակ կարևոր կետը չափագրումն է: Քանի՞ մարտկոց է անհրաժեշտ: Ի՞նչ կոնֆիգուրացիայով: Որոշ դեպքերում մարտկոցի տեսակը կարող է վճռորոշ դեր խաղալ երկարաժամկետ հեռանկարում՝ ծախսերի խնայողության և արդյունավետության առումով։
Սա արվում է յուրաքանչյուր դեպքի հիման վրա, քանի որ դիմումները կարող են տատանվել փոքր տնային տնտեսություններից մինչև խոշոր արդյունաբերական ձեռնարկություններ:
Ամենատարածված վերականգնվող էներգիայի աղբյուրը փոքր տնային տնտեսությունների համար, հատկապես քաղաքային բնակավայրերում, արևային է` օգտագործելով ֆոտոգալվանային վահանակներ: Ինժեները ընդհանուր առմամբ հաշվի կառնի տնային տնտեսության էներգիայի միջին սպառումը և գնահատում է արևի ճառագայթումը տարվա ընթացքում կոնկրետ վայրի համար: Մարտկոցների քանակն ու ցանցի կոնֆիգուրացիան ընտրված է, որպեսզի համապատասխանի տնային տնտեսությունների պահանջներին տարվա ամենացածր արևային էներգիայի մատակարարման ժամանակ, մինչդեռ մարտկոցները ամբողջությամբ չեն սպառում: Սա ենթադրում է հիմնական ցանցից էլեկտրաէներգիայի ամբողջական անկախություն ունենալու լուծում:
Համեմատաբար չափավոր լիցքավորման վիճակի պահպանումը կամ մարտկոցները ամբողջությամբ չլիցքաթափելը մի բան է, որը սկզբում կարող է ինտուիտիվ լինել: Ի վերջո, ինչու՞ օգտագործել պահեստավորման համակարգ, եթե մենք չենք կարող այն ամբողջությամբ հանել: Տեսականորեն դա հնարավոր է, բայց դա չի կարող լինել այն ռազմավարությունը, որը առավելագույնի է հասցնում ներդրումների վերադարձը:
BESS-ի հիմնական թերություններից մեկը մարտկոցների համեմատաբար բարձր արժեքն է: Հետևաբար, օգտագործելու սովորություն կամ լիցքավորման/լիցքաթափման ռազմավարություն ընտրելը, որն առավելագույնի է հասցնում մարտկոցի կյանքը, կարևոր է: Օրինակ, կապարաթթվային մարտկոցները չեն կարող լիցքաթափվել 50% հզորությունից ցածր՝ առանց անդառնալի վնասների: Լիթիում-իոնային մարտկոցներն ունեն ավելի բարձր էներգիայի խտություն, երկար ցիկլի կյանք: Նրանք կարող են նաև լիցքաթափվել՝ օգտագործելով ավելի մեծ տիրույթներ, բայց դա գալիս է թանկացման գնով: Տարբեր քիմիայի միջև առկա է արժեքի մեծ տարբերություն, կապարի թթվային մարտկոցները կարող են հարյուրավորից հազարավոր դոլարներով ավելի էժան լինել, քան նույն չափի լիթիում-իոնային մարտկոցը: Ահա թե ինչու կապարաթթվային մարտկոցներն ամենաշատն են օգտագործվում արևային կիրառություններում երրորդ աշխարհի երկրներում և աղքատ համայնքներում:
Մարտկոցի աշխատանքի վրա մեծապես ազդում է դեգրադացիան իր կյանքի տևողության ընթացքում, այն չունի կայուն աշխատանք, որն ավարտվում է հանկարծակի ձախողմամբ: Փոխարենը, կարողությունը և տրամադրվածը կարող են աստիճանաբար մարել: Գործնականում համարվում է, որ մարտկոցի ծառայության ժամկետը սպառվել է, երբ դրա հզորությունը հասնում է սկզբնական հզորության 80%-ին: Այլ կերպ ասած, երբ այն զգում է 20% հզորության մարում: Գործնականում դա նշանակում է, որ ավելի քիչ էներգիա կարող է տրամադրվել: Սա կարող է ազդել լիովին անկախ համակարգերի օգտագործման ժամկետների և EV-ի վազքի քանակի վրա:
Մեկ այլ կետ, որը պետք է հաշվի առնել, անվտանգությունն է: Արտադրության և տեխնոլոգիայի առաջընթացի շնորհիվ վերջին մարտկոցները ընդհանուր առմամբ ավելի կայուն են եղել քիմիական առումով: Այնուամենայնիվ, դեգրադացիայի և չարաշահման պատմության պատճառով բջիջները կարող են անցնել ջերմային փախուստի, ինչը կարող է հանգեցնել աղետալի արդյունքների և որոշ դեպքերում սպառողների կյանքը վտանգի ենթարկել:
Ահա թե ինչու ընկերությունները մշակել են մարտկոցի մոնիտորինգի ավելի լավ ծրագրակազմ (BMS) մարտկոցի օգտագործումը վերահսկելու, բայց նաև առողջական վիճակը վերահսկելու համար՝ ժամանակին սպասարկում ապահովելու և վատթարացող հետևանքներից խուսափելու համար:
Եզրակացություն
Ցանցային էներգիայի պահեստավորման համակարգերը հիանալի հնարավորություն են ընձեռում հիմնական ցանցից էլեկտրաէներգիայի անկախության հասնելու համար, բայց նաև ապահովում են էներգիայի պահեստային աղբյուր ընդհատումների և պիկ բեռնվածության ժամանակաշրջաններում: Այնտեղ զարգացումը կհեշտացնի անցումը դեպի ավելի կանաչ էներգիայի աղբյուրներ՝ այդպիսով սահմանափակելով էներգիայի արտադրության ազդեցությունը կլիմայի փոփոխության վրա՝ միաժամանակ բավարարելով էներգիայի պահանջները՝ սպառման մշտական աճով:
Մարտկոցի էներգիայի պահպանման համակարգերը ամենից հաճախ օգտագործվողն են և ամենահեշտը կարգավորվում են տարբեր ամենօրյա ծրագրերի համար: Դրանց բարձր ճկունությունը հակադրվում է համեմատաբար բարձր գնով, ինչը հանգեցնում է մոնիտորինգի ռազմավարությունների մշակմանը համապատասխան կյանքի տևողությունը հնարավորինս երկարացնելու համար: Ներկայումս արդյունաբերությունը և ակադեմիան մեծ ջանքեր են գործադրում տարբեր պայմաններում մարտկոցների դեգրադացիան ուսումնասիրելու և հասկանալու համար:
Առնչվող հոդված.
Անհատականացված էներգետիկ լուծումներ. հեղափոխական մոտեցումներ էներգիայի հասանելիության համար
Վերականգնվող էներգիայի առավելագույնի բարձրացում. մարտկոցի էներգիայի պահպանման դերը
Ծովային էներգիայի պահպանման համակարգերի մարտկոցների տեխնոլոգիայի առաջխաղացումները
