Son 50 yılda, küresel elektrik tüketiminde sürekli bir artış olmuştur ve 2021 yılında yaklaşık 25.300 terawatt saatlik bir kullanımı ile Sektör 4.0'a geçişle, dünya çapında enerji taleplerinde bir artış vardır. Bu rakamlar her yıl, endüstriyel ve diğer ekonomik sektörlerin güç gereksinimlerini içermeden artmaktadır. Bu endüstriyel kayma ve yüksek güç tüketimi, aşırı sera gazlarının aşırı emisyonları nedeniyle daha somut iklim değişikliği etkileri ile birleştirilmiştir. Şu anda, çoğu enerji üretim tesisi ve tesisleri, bu talepleri karşılamak için büyük ölçüde fosil yakıt kaynaklarına (petrol ve gaz) dayanmaktadır. Bu iklim endişeleri geleneksel yöntemleri kullanarak ek enerji üretimini yasaklamaktadır. Bu nedenle, verimli ve güvenilir enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi, yenilenebilir kaynaklardan sürekli ve güvenilir bir enerji kaynağı sağlamak için giderek daha önemli hale gelmiştir.

Enerji sektörü, yenilenebilir enerjiye veya “yeşil” çözümlere doğru kayarak yanıt vermiştir. Geçiş, geliştirilmiş üretim teknikleri ile yardımcı oldu ve örneğin rüzgar türbinli bıçakların daha verimli üretimine yol açtı. Ayrıca, araştırmacılar fotovoltaik hücrelerin verimliliğini artırabildiler ve bu da kullanım alanı başına daha iyi enerji üretimine yol açtılar. 2021'de, güneş fotovoltaik (PV) kaynaklarından elde edilen elektrik üretimi önemli ölçüde arttı, rekor 179 TWH'ye ulaştı ve 2020'ye kıyasla% 22'lik bir büyümeyi temsil ediyor. Güneş PV teknolojisi şu anda küresel elektrik üretiminin% 3,6'sını oluşturuyor ve şu anda üçüncü en büyük yenilenebilir. Hidroelektrik ve rüzgardan sonra enerji kaynağı.

Bununla birlikte, bu atılımlar yenilenebilir enerji sistemlerinin doğasında var olan bazı dezavantajları çözmez, esas olarak kullanılabilirlik. Bu yöntemlerin çoğu kömür ve petrol santralleri olarak talep üzerine enerji üretmez. Güneş enerjisi çıkışları, örneğin güneş ışınlama açılarına ve PV paneli konumlandırmaya bağlı olarak varyasyonlarla gün boyunca mevcuttur. Gece boyunca herhangi bir enerji üretemezken, çıkışı kış mevsiminde ve çok bulutlu günlerde önemli ölçüde azalır. Rüzgar gücü rüzgar hızına bağlı olarak dalgalanmalardan da acı çekiyor. Bu nedenle, düşük çıkış dönemlerinde enerji arzını sürdürmek için bu çözümlerin enerji depolama sistemleri ile birleştirilmesi gerekmektedir.

Enerji depolama sistemleri nelerdir?

Enerji depolama sistemleri, daha sonraki bir aşamada kullanılabilmek için enerjiyi depolayabilir. Bazı durumlarda, depolanan enerji ile sağlanan enerji arasında bir tür enerji dönüşümü olacaktır. En yaygın örnek, lityum iyon piller veya kurşun asit piller gibi elektrikli pillerdir. Elektrotlar ve elektrolit arasında kimyasal reaksiyonlar yoluyla elektrik enerjisi sağlarlar.

Piller veya Bess (pil enerji depolama sistemi), günlük yaşam uygulamalarında kullanılan en yaygın enerji depolama yöntemini temsil eder. Bir barajda depolanan suyun potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren hidroelektrik santralleri gibi diğer depolama sistemi vardır. Düşen su, elektrik enerjisi üreten bir türbinin volanını çevirecektir. Başka bir örnek sıkıştırılmış gazdır, serbest bırakıldıktan sonra gaz türbin üretim gücünün tekerleğini çevirecektir.

Pilleri diğer depolama yöntemlerinden ayıran şey potansiyel çalışma alanlarıdır. Küçük cihazlardan ve otomobil güç kaynağından ev uygulamalarına ve büyük güneş çiftliklerine kadar, piller herhangi bir şebeke dışı depolama uygulamasına sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir. Öte yandan, hidroelektrik ve basınçlı hava yöntemleri depolama için çok büyük ve karmaşık altyapılar gerektirir. Bu, gerekçelendirilmesi için çok büyük uygulamalar gerektiren çok yüksek maliyetlere yol açar.

Grid dışı depolama sistemleri için durumları kullanın.

Daha önce de belirtildiği gibi, şebeke dışı depolama sistemleri, güneş ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji yöntemlerinin kullanımını ve güvenini kolaylaştırabilir. Bununla birlikte, bu tür sistemlerden büyük ölçüde yararlanabilecek başka uygulamalar da var

Şehir güç şebekeleri, her şehrin arz ve talebine dayalı olarak doğru miktarda güç sağlamayı amaçlamaktadır. Gereken güç gün boyunca dalgalanabilir. Şebeke dışı depolama sistemleri, dalgalanmaları azaltmak ve en yüksek talep durumlarında daha fazla istikrar sağlamak için kullanılmıştır. Farklı bir bakış açısından, ızgara dışı depolama sistemleri, ana güç şebekesinde veya planlanan bakım dönemlerinde öngörülemeyen herhangi bir teknik hatayı telafi etmek için oldukça faydalı olabilir. Alternatif enerji kaynakları aramak zorunda kalmadan güç gereksinimlerini karşılayabilirler. Örneğin, Şubat 2023'ün başlarında Texas Buz Fırtınası'ndan yaklaşık 262.000 insanı güçsüz bırakırken, zor hava koşulları nedeniyle onarımlar ertelendi.

Elektrikli araçlar başka bir uygulamadır. Araştırmacılar, pillerin ömrünü ve güç yoğunluğunu genişletmek için pil üretimi ve şarj/deşarj stratejilerini optimize etmek için çok çaba harcadılar. Lityum iyon piller bu küçük devrimin ön saflarında yer almaktadır ve yeni elektrikli otomobillerde ve aynı zamanda elektrikli otobüslerde yaygın olarak kullanılmıştır. Bu durumda daha iyi piller, daha büyük bir kilometreye yol açabilir, ancak aynı zamanda doğru teknolojilerle şarj sürelerini azaltabilir.

Diğer teknolojik ilerlemeler, İHA ve mobil robotlar, pil geliştirmeden büyük fayda sağlamıştır. Hareket stratejileri ve kontrol stratejileri, akü kapasitesine ve sağlanan güce dayanmaktadır.

Bess nedir

Bess veya pil enerji depolama sistemi, enerji depolamak için kullanılabilen bir enerji depolama sistemidir. Bu enerji ana şebekeden veya rüzgar enerjisi ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından gelebilir. Farklı konfigürasyonlarda (seri/paralel) düzenlenmiş ve gereksinimlere göre boyutlandırılmış birden fazla pilden oluşur. DC gücünü kullanım için AC gücüne dönüştürmek için kullanılan bir invertöre bağlanırlar. Pil koşullarını ve şarj/boşaltma işlemini izlemek için bir pil yönetim sistemi (BMS) kullanılır.

Diğer enerji depolama sistemleriyle karşılaştırıldığında, özellikle/bağlantı kurmak için esnektirler ve oldukça pahalı bir altyapı gerektirmezler, ancak yine de önemli bir maliyetle gelirler ve kullanıma dayalı daha düzenli bakım gerektirirler.

Bess Boyutlandırma ve Kullanım Alışkanlıkları

Bir pil enerji depolama sistemi kurarken ele almak için çok önemli bir nokta boyutlandırıyor. Kaç pil gerekiyor? Hangi yapılandırmada? Bazı durumlarda, pil türü maliyet tasarrufu ve verimlilik açısından uzun vadede önemli bir rol oynayabilir

Uygulamalar küçük hanelerden büyük endüstriyel tesislere kadar değişebileceğinden, bu durum duruma göre yapılır.

Küçük haneler için, özellikle kentsel alanlarda en yaygın yenilenebilir enerji kaynağı, fotovoltaik paneller kullanılarak güneştir. Mühendis genel olarak hanehalkının ortalama güç tüketimini ele alacak ve belirli bir yer için yıl boyunca güneş ışınımını değerlendirecektir. Pil sayısı ve ızgara konfigürasyonu, aküleri tamamen boşaltmamakla birlikte, yılın en düşük güneş enerjisi kaynağı sırasında hanehalkı taleplerine uyacak şekilde seçilir. Bu, bir çözümün ana ızgaradan tam güç bağımsızlığına sahip olduğu varsayılmaktadır.

Nispeten ılımlı bir şarj durumunu korumak veya pilleri tamamen deşarj etmemesi ilk başta sezgisel olabilecek bir şeydir. Sonuçta, tam potansiyel çıkaramazsak neden bir depolama sistemi kullanın? Teoride mümkündür, ancak yatırım getirisini en üst düzeye çıkaran strateji olmayabilir.

Bess'in ana dezavantajlarından biri, pillerin nispeten yüksek maliyetidir. Bu nedenle, bir kullanım alışkanlığı veya pil ömrünü en üst düzeye çıkaran bir şarj/deşarj stratejisi seçmek esastır. Örneğin, kurşun asit piller geri dönüşü olmayan hasardan muzdarip olmadan% 50 kapasitenin altında boşaltılamaz. Lityum iyon piller daha yüksek enerji yoğunluğuna, uzun döngü ömrüne sahiptir. Ayrıca daha büyük aralıklar kullanılarak taburcu edilebilirler, ancak bu artan fiyat maliyetiyle gelir. Farklı kimyalar arasında maliyette yüksek bir varyans vardır, kurşun asit piller aynı boyutta bir lityum iyon pilden yüzlerce ila binlerce dolar daha ucuz olabilir. Bu nedenle kurşun asit piller 3. dünya ülkelerinde ve yoksul topluluklarda güneş uygulamalarında en çok kullanılanlardır.

Pil performansı ömrü boyunca bozulmadan büyük ölçüde etkilenir, ani arıza ile biten sabit bir performansa sahip değildir. Bunun yerine, kapasite ve sağlanan aşamalı olarak solabilir. Uygulamada, kapasitesi orijinal kapasitesinin% 80'ine ulaştığında bir pil ömrünün tükendiği düşünülmektedir. Başka bir deyişle,% 20 kapasiteli bir solma yaşadığında. Uygulamada bu, daha düşük miktarda enerji sağlanabileceği anlamına gelir. Bu, tamamen bağımsız sistemler için kullanım sürelerini ve bir EV'nin karşılayabileceği kilometre miktarını etkileyebilir.

Dikkate alınması gereken bir diğer nokta da güvenliktir. Üretim ve teknolojideki ilerlemelerle, son piller genel olarak kimyasal olarak daha kararlı olmuştur. Bununla birlikte, bozulma ve istismar öyküsü nedeniyle, hücreler felaket sonuçlarına yol açabilir ve bazı durumlarda tüketicilerin hayatını tehlikeye atabilir.

Bu nedenle şirketler, pil kullanımını kontrol etmek için daha iyi Pil İzleme Yazılımı (BMS) geliştirmiştir, ancak zamanında bakım sağlamak ve ağırlaştırılmış sonuçlardan kaçınmak için sağlık durumunu izlemektedir.

Çözüm

Izgara enerjisi depolama sistemleri, ana ızgaradan güç bağımsızlığı elde etmek için harika bir fırsat sağlar, ancak aynı zamanda düşme süreleri ve pik yük dönemlerinde yedek bir güç kaynağı sağlar. Gelişme, daha yeşil enerji kaynaklarına doğru kaymayı kolaylaştıracak, böylece enerji üretiminin iklim değişikliği üzerindeki etkisini sınırlarken, enerji gereksinimlerini tüketimde sürekli büyüme ile karşılayacaktır.

Pil enerji depolama sistemleri, farklı günlük uygulamalar için en sık kullanılan ve en kolay yapılandırıcılardır. Yüksek esneklikleri nispeten yüksek bir maliyetle karşılanır ve bu da ilgili ömrü mümkün olduğunca uzatma stratejilerinin geliştirilmesine yol açar. Şu anda, endüstri ve akademi farklı koşullar altında pil bozulmasını araştırmak ve anlamak için çok çaba harcıyor.