تصور کنید پنلهای خورشیدی که نه تنها در طول روز برق تولید میکنند، بلکه میتوانند انرژی اضافی را برای استفاده در شب یا روزهای ابری ذخیره کنند. این قابلیت متحولکننده از طریق فناوریهای پیشرفته ذخیره انرژی در حال تبدیل شدن به واقعیت است، که به عنوان مخازن عظیمی عمل میکنند که انرژی تجدیدپذیر متناوب را به توان پایدار و قابل اطمینان تبدیل میکنند.
مروری بر فناوری ذخیره انرژی
سیستمهای ذخیره انرژی، انرژی را در اشکال مختلف برای استفاده بعدی جمعآوری و حفظ میکنند. فناوریهای فعلی به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند:
-
ذخیره سازی الکتروشیمیایی: سیستمهای باتری از جمله لیتیوم-یون، باتریهای جریانی، سرب-اسید و فناوریهای در حال ظهور سدیم-یون.
-
ذخیره سازی حرارتی: سیستمهایی که از ظرفیت حرارتی یا مواد تغییر فاز استفاده میکنند، مانند نمک مذاب، ذخیره یخ و مخازن آب گرم.
-
ذخیره سازی مکانیکی: راهحلهایی از جمله هیدرو پمپی، هوای فشرده و سیستمهای چرخ طیار.
-
فناوریهای نوظهور: سیستمهای آزمایشی مانند ذخیره سازی مغناطیسی ابررسانا و ذخیره سازی مبتنی بر هیدروژن.
تجزیه و تحلیل دقیق فناوریهای ذخیره سازی
1. ذخیره سازی الکتروشیمیایی: سیستمهای باتری
ذخیره سازی باتری بر کاربردهای فعلی، به ویژه در پیادهسازیهای مسکونی، تجاری و در مقیاس شبکه، غالب است. شیمیهای مختلف باتری اهداف متمایزی را دنبال میکنند:
باتریهای لیتیوم-یون: این سیستمهای با چگالی انرژی بالا اکنون همه چیز را از تلفنهای هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی و پروژههای ذخیره سازی در مقیاس تاسیسات تامین میکنند. یک واحد مسکونی به اندازه یخچال میتواند یک خانه را برای روزها تامین کند، در حالی که تاسیسات در مقیاس شبکه به حداقل استفاده از زمین نیاز دارند - یک سیستم 100 مگاوات ساعت کمتر از نیم هکتار را اشغال میکند.
باتریهای جریانی: این سیستمها که دارای الکترولیتهای مایع ذخیره شده در مخازن جداگانه هستند، طول عمر و ایمنی استثنایی را ارائه میدهند. طراحی منحصر به فرد آنها امکان مقیاسبندی مستقل ظرفیت توان و انرژی را فراهم میکند و آنها را برای کاربردهای شبکه با مدت زمان طولانی ایدهآل میکند.
باتریهای سرب-اسید: این سیستمها در حالی که مقرون به صرفه و بالغ هستند، از چگالی انرژی کمتر و طول عمر کوتاهتری نسبت به فناوریهای جدیدتر رنج میبرند و استفاده از آنها را به کاربردهایی مانند باتریهای استارت خودرو و برق پشتیبان محدود میکند.
باتریهای سدیم-یون: این باتریها به عنوان یک جایگزین بالقوه کمهزینهتر برای سیستمهای لیتیوم-یون در حال ظهور هستند، از منابع سدیم فراوان استفاده میکنند، اما در حال حاضر از نظر چگالی انرژی و عمر چرخه عقبتر هستند.
2. ذخیره سازی حرارتی: مدیریت انرژی حرارتی
سیستمهای حرارتی انرژی را از طریق تغییرات دما یا انتقال فاز در مواد مختلف ذخیره میکنند:
ذخیره سازی نمک مذاب: نیروگاههای خورشیدی متمرکز از این سیستمهای با دمای بالا برای افزایش تولید برق فراتر از ساعات روز استفاده میکنند و قابلیت اطمینان را به طور قابل توجهی بهبود میبخشند.
ذخیره سازی یخ: ساختمانهای تجاری از برق خارج از پیک برای ایجاد یخ برای خنکسازی در طول روز استفاده میکنند، که هزینههای اوج تقاضا را کاهش میدهد و راندمان شبکه را بهبود میبخشد.
ذخیره سازی آب گرم: سیستمهای گرمایش منطقهای و تاسیسات صنعتی از مخازن آب در مقیاس بزرگ برای متعادل کردن عرضه و تقاضای حرارتی استفاده میکنند.
3. ذخیره سازی مکانیکی: تبدیل حرکت به انرژی
این سیستمها انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی یا پتانسیل تبدیل میکنند:
هیدرو پمپی: این روش ذخیره سازی در مقیاس بزرگ که از قبل تاسیس شده است، از برق اضافی برای پمپاژ آب به سمت بالا استفاده میکند و بعداً در صورت نیاز آن را از طریق توربینها آزاد میکند. در حالی که بسیار کارآمد هستند، این سیستمها به ویژگیهای جغرافیایی خاص و مناطق وسیعی از زمین نیاز دارند.
هوای فشرده: غارهای زیرزمینی هوای تحت فشار را ذخیره میکنند که توربینها را در هنگام تخلیه به حرکت در میآورد. این سیستمها ظرفیت قابل توجهی را ارائه میدهند، اما در حال حاضر با چالشهای راندمان مواجه هستند.
چرخ طیار: جرمهای چرخان زمان پاسخگویی بسیار سریعی را بر حسب ثانیه فراهم میکنند و آنها را برای تنظیم فرکانس و کاربردهای پشتیبان حیاتی ایدهآل میکنند. برخی از سیستمها انرژی ترمز را از قطارها بازیابی میکنند یا در هنگام قطع برق کوتاه مدت شبکه، برق را حفظ میکنند.
4. فناوریهای ذخیره سازی نوظهور
سیستمهای آزمایشی نویدبخش هستند اما همچنان در حال توسعه هستند:
ذخیره سازی مغناطیسی ابررسانا: این سیستمهای فوقالعاده کارآمد، برق را در میدانهای مغناطیسی ذخیره میکنند، اما به خنکسازی برودتی نیاز دارند که آنها را برای اکثر کاربردها گران میکند.
ذخیره سازی هیدروژن: الکترولیز، برق اضافی را به گاز هیدروژن تبدیل میکند که میتواند به طور نامحدود ذخیره شود و بعداً از طریق پیلهای سوختی به برق تبدیل شود، اگرچه با تلفات انرژی قابل توجهی همراه است.
کاربردها و توسعه بازار
ذخیره انرژی مزایای متعددی را برای سیستمهای قدرت مدرن به ارمغان میآورد:
-
فعال کردن نفوذ بیشتر انرژی تجدیدپذیر با هموار کردن تولید متناوب
-
ارائه خدمات شبکه از جمله اصلاح پیک و تنظیم فرکانس
-
کاهش هزینههای سیستم با بهینهسازی استفاده از داراییهای تولید
-
افزایش قابلیت اطمینان از طریق قابلیتهای برق پشتیبان
ایالت نیویورک اهداف ذخیره سازی جاهطلبانهای را تعیین کرده است - 1500 مگاوات تا سال 2025 و 6000 مگاوات تا سال 2030 - که توسط برنامههای تشویقی طراحی شده برای بهرهمندی از جوامع محروم پشتیبانی میشود. بسیاری از مجریان سیستم اکنون از رویکردهای مستقل از فناوری استفاده میکنند و از نرمافزارهای پیشرفته برای بهینهسازی ترکیبی از فناوریهای ذخیره سازی برای کاربردهای خاص استفاده میکنند.
با ادامه کاهش هزینهها و بهبود عملکرد، ذخیره انرژی آماده است تا نقش حیاتی فزایندهای در گذار جهانی به سیستمهای انرژی پاک، انعطافپذیر و کارآمد ایفا کند.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
