Εγκαταστάσεις συσσωρευτών, η χρήση μπαταριών για την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας
Ένας από τους πιο αποτελεσματικούς και πολλά υποσχόμενους τρόπους αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, όσον αφορά την πυκνότητα αποθήκευσης, είναι η χρήση εγκαταστάσεων αποθήκευσης που βασίζονται σε μπαταρίες, οι οποίες επιτρέπουν την αποθήκευση ενέργειας σε χημική μορφή.
Οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με μπαταρίες είναι ιδιαίτερα χρήσιμες όταν είναι απαραίτητο να παρέχουν βοηθητική βραχυπρόθεσμη ισχύ αιχμής, αποτρέποντας έτσι τις έκτακτες διακοπές ρεύματος στους καταναλωτές.
Έτσι, οι μονάδες παραγωγής ενέργειας με μπαταρία, σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας τους, έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά με τις συμβατικές πηγές συνεχούς ενέργειας, που διαφέρουν, ωστόσο, στο μεγαλύτερο μέγεθος της δομής. Ένα ξεχωριστό δωμάτιο διατίθεται για να φιλοξενήσει τις μπαταρίες του σταθμού, παρόμοιο με μια μεγάλη αποθήκη ή πολλά κοντέινερ.
Όπως και στην τεχνολογία αδιάλειπτης παροχής ρεύματος, υπάρχει ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα εδώ, το οποίο συνίσταται στο γεγονός ότι η ηλεκτροχημική ενέργεια που αποθηκεύεται στις μπαταρίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποκλειστικά με τη μορφή συνεχούς ρεύματος.
Επειδή όμως τα συμβατικά δίκτυα απαιτούν εναλλασσόμενο ρεύμα για να αποκτήσουν, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας επιπλέον μετασχηματισμός της ενέργειας που αποθηκεύεται στις μπαταρίες. Γι' αυτό το ρεύμα υψηλής τάσης είναι πολύ πιο κατάλληλο για μετάδοση ενέργειας σε απόσταση, λαμβάνονται με τη χρήση ισχυρών μετατροπέων θυρίστορ, οι οποίοι αναγκαστικά αποτελούν μέρος των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Ο τύπος των μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε μια συγκεκριμένη εγκατάσταση καθορίζεται από το κόστος, τις απαιτήσεις απόδοσης (αποθηκευμένη ενέργεια, διαθέσιμη ισχύ) και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής. Στη δεκαετία του 1980, μόνο μπαταρίες μολύβδου-οξέος μπορούσαν να βρεθούν σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής αποθήκευσης. Στη δεκαετία του 1990 και στις αρχές της δεκαετίας του 2000, εμφανίστηκαν μπαταρίες νικελίου-καδμίου και νατρίου-θείου.
Σήμερα, λόγω της πτώσης της τιμής των μπαταριών ιόντων λιθίου (λόγω της ραγδαίας ανάπτυξης της αυτοκινητοβιομηχανίας), χρησιμοποιείται κυρίως ιόντων λιθίου. Συστήματα μπαταριών ροής έχουν ήδη εμφανιστεί σε ορισμένα σημεία. Ωστόσο, διαλύματα μολύβδου οξέος μπορούν ακόμα να βρεθούν σε ορισμένα οικονομικά κτίρια.
Το πλεονέκτημα των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής με μπαταρία σε σύγκριση με τις μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία είναι προφανές. Δεν υπάρχουν συνεχώς κινούμενα μέρη, πρακτικά δεν υπάρχουν πηγές θορύβου. Μερικές δεκάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου αρκούν για να ξεκινήσει μια μονάδα παραγωγής ενέργειας με μπαταρία, μετά την οποία μπορεί να λειτουργήσει αμέσως με πλήρη χωρητικότητα.
Αυτό το πλεονέκτημα επιτρέπει στις εγκαταστάσεις μπαταριών να αντέχουν εύκολα τα μέγιστα φορτία που δεν γίνονται καν αντιληπτά από τον εξοπλισμό ως κάτι κρίσιμο, έτσι ένας τέτοιος σταθμός μπορεί να λειτουργεί στο μέγιστο για ώρες.
Περιττό να πούμε ότι οι σταθμοί μπαταρίας αντιμετωπίζουν εύκολα το έργο της απόσβεσης των διακυμάνσεων της τάσης που προκαλούνται από τα φορτία αιχμής στο δίκτυο. Χάρη σε αυτά, πόλεις και ολόκληρες περιοχές μπορούν να προστατευτούν από διακοπές ρεύματος που προκαλούνται από μποτιλιαρίσματα.
Το ίδιο ισχύει και για τη λειτουργία σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με μπαταρία σε σχέση με ανανεώσιμες αυτόνομες πηγές ενέργειας, σήμερα είναι μια ολόκληρη βιομηχανία.
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας [παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας (ανανεώσιμες πηγές ενέργειας)] — Ο τομέας της οικονομίας, της επιστήμης και της τεχνολογίας που καλύπτει την παραγωγή, τη μεταφορά, τον μετασχηματισμό, τη συσσώρευση και την κατανάλωση ηλεκτρικής, θερμικής και μηχανικής ενέργειας που λαμβάνεται με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
έχω μπαταρίες διαφορετικών τύπων υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Μερικά (νάτριο-θείο) λειτουργούν καλά σε σταθερή λειτουργία, για παράδειγμα σε συνδυασμό με αυτόνομες πηγές ενέργειας, αλλά είναι επιρρεπή στη διάβρωση και τη γήρανση, ακόμη και αν δεν χρησιμοποιούνται. Άλλοι υποφέρουν από φθορά απλώς και μόνο λόγω του μεγάλου αριθμού κύκλων ταχείας φόρτισης-εκφόρτισης.
Ορισμένες μπαταρίες απαιτούν τακτική συντήρηση (οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος πρέπει να επαναφορτίζονται με νερό), εκκένωση αερίου για την αποφυγή έκρηξης κ.λπ.
Οι πιο σύγχρονες σφραγισμένες μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να λειτουργήσουν για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς συντήρηση, η κατάστασή τους παρακολουθείται από ηλεκτρονικά και, εάν είναι απαραίτητο, σηματοδοτεί την ανάγκη αντικατάστασης της κυψέλης.
Ένα σύγχρονο παράδειγμα είναι ένας από τους μεγαλύτερους σταθμούς παραγωγής ενέργειας στον κόσμο — το Hornsdale Power Reserve, το οποίο λειτουργεί μαζί με το Hornsdale Wind Power Plant. Η Tesla το κατασκεύασε στα τέλη του 2017.
Στις αρχές του 2018, ενώ η Νότια Αυστραλία υπέστη οικονομικές απώλειες, ο σταθμός απέφερε στους ιδιοκτήτες του σχεδόν ένα εκατομμύριο δολάρια για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο με 14.000 δολάρια Αυστραλία ανά μεγαβατώρα. Η μονάδα είναι σε θέση να παρέχει συνεχώς 30 MW για 3 ώρες και 70 MW για 10 λεπτά.
100 MW είναι η συνολική ισχύς σχεδιασμού του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ολόκληρη η χωρητικότητα της μπαταρίας του σταθμού, 129 MWh, αποτελείται από πολλά εκατομμύρια στοιχεία ιόντων λιθίου Samsung 21700 (3000-5000 mAh).
Το σύστημα διατηρεί αξιόπιστα το δίκτυο των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθερή κατάσταση ακόμα και σε περιπτώσεις όπου η ταχύτητα του ανέμου είναι εξαιρετικά χαμηλή. Το 2020, η ισχύς του εργοστασίου έχει αυξηθεί σε 194 MWh και η ισχύς σχεδιασμού είναι 150 MW.
Ένα παράδειγμα παλιάς τεχνολογίας είναι το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μπαταριών στο Chino της Καλιφόρνια, από το 1988 έως το 1997. Το εργοστάσιο περιελάμβανε 8.256 μπαταρίες μολύβδου-οξέος που βρίσκονταν σε δύο αίθουσες.
Η δομή χρησιμεύει ως σύνδεσμος στατικής παραμόρφωσης δύναμη αντίδρασης και προστασία των καταναλωτών από διακοπές ρεύματος κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος. Η μέγιστη ισχύς του ήταν 14 MW με συνολική χωρητικότητα μπαταρίας 40 MWh.
Δείτε επίσης:
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι βιομηχανικών συσκευών αποθήκευσης ενέργειας