ბოლო 50 წლის განმავლობაში, ელექტროენერგიის გლობალური მოხმარების უწყვეტი ზრდა აღინიშნა, რომლის სავარაუდო გამოყენება დაახლოებით 25,300 ტერავატი საათში 2021 წელს. ინდუსტრიის 4.0-ზე გადასვლისთანავე, ენერგიის მოთხოვნების ზრდაა მთელ მსოფლიოში. ეს რიცხვები იზრდება ყოველწლიურად, არ მოიცავს სამრეწველო და სხვა ეკონომიკური სექტორების ენერგიის მოთხოვნებს. ეს სამრეწველო ცვლა და მაღალი ენერგიის მოხმარება თან ახლავს კლიმატის ცვლილების უფრო ხელშესახები ეფექტებს სათბურის გაზების გადაჭარბებული გამონაბოლქვის გამო. ამჟამად, ელექტროსადგურების და ობიექტების უმეტესობა დიდწილად ეყრდნობა წიაღისეული საწვავის წყაროებს (ნავთობი და გაზი) ამგვარი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ეს კლიმატის შეშფოთება კრძალავს ენერგიის დამატებით წარმოქმნას ჩვეულებრივი მეთოდების გამოყენებით. ამრიგად, ეფექტური და საიმედო ენერგიის შენახვის სისტემების შემუშავება უფრო მნიშვნელოვანი გახდა განახლებადი წყაროებიდან ენერგიის უწყვეტი და საიმედო მიწოდების უზრუნველსაყოფად.
ენერგეტიკის სექტორმა უპასუხა განახლებადი ენერგიის ან "მწვანე" გადაწყვეტილებებისკენ. გადასვლას ხელი შეუწყო წარმოების გაუმჯობესებულმა ტექნიკამ, რამაც გამოიწვია ქარის ტურბინების პირების უფრო ეფექტური წარმოება. ასევე, მკვლევარებმა შეძლეს გააუმჯობესონ ფოტომოლტარული უჯრედების ეფექტურობა, რაც იწვევს ენერგიის უკეთეს წარმოქმნას გამოყენების ფართობზე. 2021 წელს, ელექტროენერგიის წარმოქმნა მზის ფოტომოლტარული (PV) წყაროებიდან მნიშვნელოვნად გაიზარდა, რაც რეკორდულ 179 TWH- ს მიაღწია და 2020 -სთან შედარებით 22% -ს წარმოადგენს. მზის PV ტექნოლოგია ახლა ელექტროენერგიის გლობალური წარმოების 3.6% -ს შეადგენს და ამჟამად არის სიდიდით მესამე განახლებადი ენერგიის წყარო ჰიდროენერგეტიკისა და ქარის შემდეგ.
ამასთან, ეს მიღწევები არ წყვეტს განახლებადი ენერგიის სისტემების ზოგიერთ თანდაყოლილ ნაკლოვანებას, ძირითადად ხელმისაწვდომობას. ამ მეთოდების უმეტესი ნაწილი არ აწარმოებს ენერგიას მოთხოვნილზე, როგორც ნახშირის და ნავთობის ელექტროსადგურები. მაგალითად, მზის ენერგიის შედეგები ხელმისაწვდომია მთელი დღის განმავლობაში, ვარიაციებით, მზის დასხივების კუთხეებისა და PV პანელის პოზიციონირების მიხედვით. მას არ შეუძლია რაიმე ენერგიის წარმოება ღამით, ხოლო მისი გამომავალი მნიშვნელოვნად შემცირდება ზამთრის სეზონზე და ძალიან მოღრუბლულ დღეებში. ქარის ენერგია ასევე განიცდის რყევებს, რაც დამოკიდებულია ქარის სიჩქარეზე. ამრიგად, ეს გადაწყვეტილებები საჭიროა ენერგიის შენახვის სისტემებთან ერთად, რათა შეინარჩუნოს ენერგიის მიწოდება დაბალი გამომავალი პერიოდის განმავლობაში.
რა არის ენერგიის შენახვის სისტემები?
ენერგიის შენახვის სისტემებს შეუძლიათ ენერგიის შენახვა, რათა გამოყენებულ იქნას მოგვიანებით ეტაპზე. ზოგიერთ შემთხვევაში, შენახულ ენერგიასა და ენერგიას შორის ენერგიის გადაქცევის ფორმა იქნება. ყველაზე გავრცელებული მაგალითია ელექტრული ბატარეები, როგორიცაა ლითიუმ-იონური ბატარეები ან ტყვიის მჟავა ბატარეები. ისინი უზრუნველყოფენ ელექტროენერგიას ელექტროდებსა და ელექტროლიტს შორის ქიმიური რეაქციების გზით.
ბატარეები, ან BESS (ბატარეის ენერგიის შენახვის სისტემა), წარმოადგენს ენერგიის შენახვის ყველაზე გავრცელებულ მეთოდს, რომელიც გამოიყენება ყოველდღიური ცხოვრების პროგრამებში. სხვა შენახვის სისტემა არსებობს, როგორიცაა ჰიდროენერგეტიკული მცენარეები, რომლებიც კაშხალში შენახული წყლის პოტენციურ ენერგიას ელექტროენერგიად აქცევს. წყალი დაეცა ტურბინის მფრინავი, რომელიც წარმოქმნის ელექტროენერგიას. კიდევ ერთი მაგალითია შეკუმშული გაზი, გაათავისუფლოს გაზი გადააქცევს ტურბინის მწარმოებელ ენერგიას.
ის, რაც ბატარეებს ჰყოფს სხვა შენახვის მეთოდებისგან, მათი ოპერაციის პოტენციური სფეროებია. მცირე მოწყობილობებიდან და საავტომობილო ელექტრომომარაგებიდან დაწყებული საყოფაცხოვრებო პროგრამებისა და მზის დიდი მეურნეობებით, ბატარეები შეიძლება ინტეგრირდეს უწყვეტი ქსელის შენახვის ნებისმიერ განაცხადში. მეორეს მხრივ, ჰიდროენერგეტიკისა და შეკუმშული ჰაერის მეთოდები მოითხოვს ძალიან დიდ და რთულ ინფრასტრუქტურას შესანახად. ეს იწვევს ძალიან მაღალ ხარჯებს, რაც მოითხოვს ძალიან დიდ პროგრამებს, რათა ის გამართლდეს.
გამოიყენეთ შემთხვევები ქსელის შენახვის სისტემებისთვის.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ქსელის შენახვის სისტემებს შეუძლიათ ხელი შეუწყონ განახლებადი ენერგიის მეთოდების გამოყენებას და დამოკიდებულებას, როგორიცაა მზის და ქარის ენერგია. ამის მიუხედავად, არსებობს სხვა პროგრამები
City Power Grids მიზნად ისახავს ელექტროენერგიის სწორი ოდენობის მიწოდებას თითოეული ქალაქის მიწოდებისა და მოთხოვნის საფუძველზე. საჭირო ძალა შეიძლება მერყეობდეს მთელი დღის განმავლობაში. ქსელის შენახვის სისტემები იქნა გამოყენებული რყევების შესამცირებლად და პიკის მოთხოვნილების შემთხვევებში უფრო მეტი სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად. სხვა თვალსაზრისით, ქსელის შენახვის სისტემები შეიძლება სასარგებლო იყოს ძირითადი ელექტროგადამცემი ქსელის ან დაგეგმილი ტექნიკური პერიოდის განმავლობაში ნებისმიერი გაუთვალისწინებელი ტექნიკური ხარვეზის კომპენსაციისთვის. მათ შეუძლიათ დააკმაყოფილონ ენერგიის მოთხოვნები, ენერგიის ალტერნატიული წყაროების მოძიების გარეშე. მაგალითად, ტეხასის ყინულის ქარიშხალმა 2023 წლის თებერვლის დასაწყისში მოიხსენიებოდეს, რომელმაც ენერგიის გარეშე დაახლოებით 262 000 ადამიანი დატოვა, ხოლო რემონტი შეფერხდა ამინდის რთული პირობების გამო.
ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებები კიდევ ერთი განაცხადია. მკვლევარებმა დიდი ძალისხმევა დაასხით ბატარეის წარმოების ოპტიმიზაციისა და დატენვის/განთავისუფლების სტრატეგიების ოპტიმიზაციისთვის, რათა მოხდეს ბატარეების სიცოცხლის ხანგრძლივობა და ენერგიის სიმკვრივე. ლითიუმ-იონური ბატარეები ამ მცირე რევოლუციის წინა პლანზე აღმოჩნდნენ და ფართოდ გამოიყენეს ახალ ელექტრო მანქანებში, არამედ ელექტრო ავტობუსებში. ამ შემთხვევაში უკეთესმა ბატარეებმა შეიძლება გამოიწვიოს უფრო დიდი გარბენი, მაგრამ ასევე შეამციროს დატენვის დრო სწორი ტექნოლოგიებით.
სხვა ტექნოლოგიურ წინსვლას მოსწონს თვითმფრინავები და მობილური რობოტები მნიშვნელოვნად ისარგებლეს ბატარეის განვითარებით. იქ მოძრაობის სტრატეგიები და კონტროლის სტრატეგიები დიდწილად ეყრდნობა ბატარეის სიმძლავრეს და ენერგიას.
რა არის ბესი
Bess ან ბატარეის ენერგიის შენახვის სისტემა არის ენერგიის შესანახი სისტემა, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ენერგიის შესანახად. ეს ენერგია შეიძლება მოვიდეს მთავარი ქსელიდან ან განახლებადი ენერგიის წყაროებიდან, როგორიცაა ქარის ენერგია და მზის ენერგია. იგი შედგება სხვადასხვა კონფიგურაციით მოწყობილი მრავალჯერადი ბატარეისგან (სერია/პარალელური) და ზომის მოთხოვნების საფუძველზე. ისინი უკავშირდება ინვერტორს, რომელიც გამოიყენება DC ენერგიის გადასატანად AC ენერგიად გამოყენებისთვის. განუსაზღვრელი არტიკლიბატარეის მართვის სისტემა (BMS)გამოიყენება ბატარეის პირობების და დატენვის/განტვირთვის ოპერაციის მონიტორინგისთვის.
ენერგიის შენახვის სხვა სისტემებთან შედარებით, ისინი განსაკუთრებით მოქნილია განთავსება/დასაკავშირებლად და არ საჭიროებენ მაღალ ძვირადღირებულ ინფრასტრუქტურას, მაგრამ ისინი მაინც მნიშვნელოვან ფასად მოდის და გამოყენების საფუძველზე უფრო რეგულარულ მოვლა -პატრონობას მოითხოვს.
ბესის ზომის და გამოყენების ჩვევები
ბატარეის ენერგიის შენახვის სისტემის დამონტაჟებისას გადამწყვეტი მნიშვნელოვანი წერტილი არის ზომის. რამდენი ბატარეა საჭიროა? რა კონფიგურაციაში? ზოგიერთ შემთხვევაში, ბატარეის ტიპს შეუძლია მნიშვნელოვანი როლი შეასრულოს გრძელვადიან პერსპექტივაში ხარჯების დაზოგვისა და ეფექტურობის თვალსაზრისით
ეს კეთდება შემთხვევითი საფუძველზე, რადგან განაცხადები შეიძლება მერყეობდეს მცირე შინამეურნეობებიდან დიდ სამრეწველო ქარხნებამდე.
ყველაზე გავრცელებული განახლებადი ენერგიის წყარო მცირე შინამეურნეობებისთვის, განსაკუთრებით ურბანულ რაიონებში, არის მზის გამოყენებით photovoltaic პანელების გამოყენებით. ზოგადად, ინჟინერი განიხილავს შინამეურნეობის საშუალო ენერგიის მოხმარებას და ასწავლის მზის დასხივებას მთელი წლის განმავლობაში კონკრეტული ადგილმდებარეობისთვის. ბატარეების რაოდენობა და მათი ქსელის კონფიგურაცია შეირჩევა საყოფაცხოვრებო მოთხოვნების შესაბამისად, წლის ყველაზე დაბალი მზის ელექტრომომარაგების დროს, ხოლო ბატარეების მთლიანად არ გადინება. ეს ითვალისწინებს გადაწყვეტას, რომ ჰქონდეს სრული ენერგიის დამოუკიდებლობა მთავარი ქსელისგან.
შედარებით ზომიერი მდგომარეობის დაცვა ან ბატარეების სრულად განთავისუფლება არის ის, რაც თავდაპირველად შეიძლება ინტუიციური იყოს. ყოველივე ამის შემდეგ, რატომ გამოვიყენოთ შენახვის სისტემა, თუ ჩვენ ვერ გამოვიყენებთ მას სრულ პოტენციალს? თეორიულად ეს შესაძლებელია, მაგრამ ეს შეიძლება არ იყოს ის სტრატეგია, რომელიც მაქსიმალურად გაზრდის ინვესტიციის დაბრუნებას.
ბესის ერთ -ერთი მთავარი უარყოფითი მხარეა ბატარეების შედარებით მაღალი ღირებულება. ამრიგად, გამოყენების ჩვევის ან დატენვის/განთავისუფლების სტრატეგიის არჩევა, რაც მაქსიმალურად გაზრდის ბატარეის სიცოცხლის ხანგრძლივობას. მაგალითად, ტყვიის მჟავა ბატარეები არ შეიძლება განთავისუფლდეს 50% -ზე დაბლა, შეუქცევადი დაზიანების გარეშე. ლითიუმ-იონური ბატარეებს აქვთ უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე, გრძელი ციკლის სიცოცხლე. ისინი ასევე შეიძლება განთავისუფლდეს უფრო დიდი დიაპაზონის გამოყენებით, მაგრამ ეს მოდის ფასის ფასად. სხვადასხვა ქიმიკატების ღირებულებას შორის მაღალი განსხვავებაა, ტყვიის მჟავა ბატარეები შეიძლება იყოს ასობით ათასობით დოლარი იაფია, ვიდრე იმავე ზომის ლითიუმ-იონური ბატარეა. სწორედ ამიტომ, ტყვიის მჟავა ბატარეები ყველაზე მეტად გამოიყენება მზის პროგრამებში მე -3 მსოფლიო ქვეყნებში და ღარიბი თემებში.
ბატარეის მუშაობას დიდ გავლენას ახდენს მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობის დეგრადაცია, მას არ აქვს სტაბილური შესრულება, რომელიც მთავრდება უეცარი უკმარისობით. ამის ნაცვლად, შესაძლებლობები და გათვალისწინებული შეიძლება თანდათანობით ქრებოდა. პრაქტიკაში, ბატარეის სიცოცხლის ხანგრძლივობა განიხილება, როდესაც მისი სიმძლავრე მიაღწევს თავდაპირველი სიმძლავრის 80% -ს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როდესაც ის განიცდის 20% სიმძლავრის ქრებოდა. პრაქტიკაში, ეს ნიშნავს, რომ ენერგიის უფრო დაბალი რაოდენობა შეიძლება უზრუნველყოს. ამან შეიძლება გავლენა მოახდინოს სრულად დამოუკიდებელი სისტემებისთვის გამოყენების პერიოდებზე და EV– ს გარბენის ოდენობაზე.
გასათვალისწინებელი კიდევ ერთი საკითხი არის უსაფრთხოება. წარმოებისა და ტექნოლოგიის მიღწევებით, ბოლოდროინდელი ბატარეები ზოგადად ქიმიურად უფრო სტაბილური იყო. ამასთან, დეგრადაციისა და ბოროტად გამოყენების ისტორიის გამო, უჯრედებს შეუძლიათ გადავიდნენ თერმული გაქცევით, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს კატასტროფული შედეგები და ზოგიერთ შემთხვევაში მომხმარებელთა სიცოცხლეს საფრთხე შეუქმნას.
სწორედ ამიტომ კომპანიებმა შეიმუშავეს ბატარეის მონიტორინგის უკეთესი პროგრამა (BMS), რომ აკონტროლონ ბატარეის მოხმარება, მაგრამ ასევე აკონტროლებენ ჯანმრთელობის მდგომარეობას, რათა უზრუნველყონ დროული შენარჩუნება და თავიდან აიცილონ დამამძიმებელი შედეგები.
დასკვნა
ქსელის ენერგიის შენახვის სისტემები იძლევა დიდ შესაძლებლობას, რომ მიაღწიონ ენერგიის დამოუკიდებლობას მთავარი ქსელისგან, მაგრამ ასევე უზრუნველყოფენ სარეზერვო ენერგიის წყაროს დრომდე და პიკის დატვირთვის პერიოდებში. განვითარება ხელს შეუწყობს მწვანე ენერგიის წყაროებისკენ გადასვლას, რითაც შეზღუდავს ენერგიის წარმოქმნის გავლენას კლიმატის ცვლილებაზე, ხოლო ენერგიის მოთხოვნებს კვლავ აკმაყოფილებს მოხმარების მუდმივი ზრდით.
ბატარეის ენერგიის შენახვის სისტემები ყველაზე ხშირად გამოიყენება და ყველაზე მარტივი კონფიგურაცია სხვადასხვა ყოველდღიური პროგრამებისთვის. მათ მაღალ მოქნილობას ეწინააღმდეგება შედარებით მაღალი ღირებულება, რაც იწვევს მონიტორინგის სტრატეგიების შემუშავებას, რაც შეიძლება მაქსიმალურად გახანგრძლივდეს სიცოცხლის ხანგრძლივობა. ამჟამად, ინდუსტრია და აკადემია დიდ ძალისხმევას ასხამენ სხვადასხვა პირობებში ბატარეის დეგრადაციის შესამოწმებლად და გასაგებად.
დაკავშირებული სტატია:
მორგებული ენერგეტიკული გადაწყვეტილებები - რევოლუციური მიდგომები ენერგიის ხელმისაწვდომობაზე
განახლებადი ენერგიის მაქსიმალური გამოყენება: ბატარეის ენერგიის შენახვის როლი
წინსვლა ბატარეის ტექნოლოგიაში საზღვაო ენერგიის შენახვის სისტემებისთვის
