نمونه ای از سیستم ذخیره سازی انرژی الکتریکی چیست؟

معرفی

سیستم‌های ذخیره‌سازی برق، فناوری‌های حیاتی برای یکپارچه‌سازی کارآمد و قابل اعتماد منابع انرژی تجدیدپذیر متغیر، مانند باد و خورشید هستند. سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی می‌توانند الکتریسیته تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر را در دوره‌های تقاضای کم ذخیره کنند و آن الکتریسیته را در دوره‌های تقاضای بالا یا زمانی که منابع انرژی تجدیدپذیر برق کافی تولید نمی‌کنند، آزاد کنند. این مقاله در مورد سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی، اهمیت آنها و نمونه هایی از این سیستم ها بحث خواهد کرد.

سیستم های ذخیره سازی انرژی الکتریکی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی مکانیسم‌هایی هستند که برای ذخیره‌سازی الکتریسیته در زمان تولید و آزادسازی آن در صورت نیاز استفاده می‌شوند. این سیستم ها در حصول اطمینان از اینکه انرژی تولید شده از منابع تجدیدپذیر به طور موثر استفاده می شود و در صورت نیاز برق در دسترس است، حیاتی هستند.

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در انواع و اندازه‌های مختلفی وجود دارند که هر کدام دارای ویژگی‌ها و مزایای منحصربه‌فردی هستند. این سیستم های ذخیره سازی را می توان بر اساس محیط ذخیره انرژی مورد استفاده در چهار دسته اصلی طبقه بندی کرد. این دسته بندی ها شامل مواد شیمیایی، مکانیکی، الکتروشیمیایی و حرارتی است.

سیستم های ذخیره انرژی شیمیایی

سیستم های ذخیره انرژی شیمیایی انرژی را به شکل پیوندهای شیمیایی ذخیره می کنند. این سیستم ها به طور گسترده در کاربردهای ثابت و قابل حمل استفاده می شوند. یکی از نمونه‌های سیستم ذخیره‌سازی انرژی شیمیایی، باتری سرب اسیدی است. این نوع باتری به دلیل قیمت پایین و قابلیت اطمینان آن به طور گسترده در خودروها، کامیون ها و واحدهای یو پی اس استفاده می شود.

نمونه دیگری از سیستم ذخیره انرژی شیمیایی باتری های لیتیوم یونی هستند. باتری های لیتیوم یونی به طور گسترده در دستگاه های تلفن همراه، وسایل نقلیه الکتریکی و برنامه های شبکه استفاده می شود. این باتری ها دارای چگالی انرژی بالا، عمر چرخه طولانی و قابلیت شارژ سریع هستند.

سیستم های ذخیره سازی انرژی مکانیکی

سیستم های ذخیره انرژی مکانیکی انرژی را با استفاده از وسایل مکانیکی ذخیره می کنند. یکی از نمونه‌های سیستم ذخیره‌سازی انرژی مکانیکی، سیستم ذخیره‌سازی انرژی چرخ طیار است. این سیستم انرژی را در یک جرم دوار ذخیره می کند. هنگامی که چرخش جرم کاهش می یابد، انرژی آزاد می شود.

نمونه دیگری از سیستم ذخیره انرژی مکانیکی، سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده است. این سیستم انرژی را با فشرده سازی هوا در یک ظرف ذخیره می کند. سپس هوای فشرده در صورت نیاز برای تولید برق آزاد می شود.

سیستم های ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی

سیستم های ذخیره انرژی الکتروشیمیایی انرژی را با استفاده از فرآیندهای الکتروشیمیایی ذخیره می کنند. یکی از نمونه‌های سیستم ذخیره‌سازی انرژی الکتروشیمیایی، باتری جریان است. باتری های جریانی انرژی را در الکترولیت های مایع ذخیره می کنند. الکترولیت ها با عبور از الکترودهای باتری شارژ و تخلیه می شوند.

نمونه دیگری از یک سیستم ذخیره انرژی الکتروشیمیایی یک باتری جریان ردوکس است. یک باتری جریان ردوکس نیز از الکترولیت های مایع برای ذخیره انرژی استفاده می کند. الکترودهای باتری توسط غشایی از هم جدا می شوند که به الکترولیت ها اجازه می دهد آزادانه بین آنها جریان پیدا کنند.

سیستم های ذخیره سازی انرژی حرارتی

سیستم های ذخیره انرژی حرارتی انرژی را به شکل گرما ذخیره می کنند. یکی از نمونه های سیستم ذخیره انرژی حرارتی مخزن آب گرم است. مخزن در دوره های کم تقاضا گرم می شود و در صورت نیاز گرمای ذخیره شده را آزاد می کند.

نمونه دیگری از سیستم ذخیره انرژی حرارتی، سیستم ذخیره انرژی نمک مذاب است. این سیستم انرژی را با انتقال حرارت به نمک مذاب ذخیره می کند و سپس گرما را آزاد می کند و الکتریسیته تولید می کند.

اهمیت سیستم های ذخیره سازی انرژی الکتریکی

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در حصول اطمینان از استفاده مؤثر از منابع انرژی تجدیدپذیر مهم هستند. این سیستم ها انرژی تولید شده در دوره های کم تقاضا را قادر می سازند تا در صورت نیاز ذخیره و آزاد شود. این امر نیاز به تولید برق از سوخت های فسیلی را در دوره های پر تقاضا کاهش می دهد.

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی نیز با متعادل کردن عرضه و تقاضا، پایداری شبکه را فراهم می‌کنند. این به کاهش قطعی برق و خاموشی کمک می کند. این سیستم ها همچنین به ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب مانند باد و خورشید کمک می کنند.

نمونه هایی از سیستم های ذخیره سازی انرژی الکتریکی

برخی از نمونه های سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی عبارتند از:

1. Tesla Powerwall – Tesla Powerwall یک باتری لیتیوم یونی است که انرژی تولید شده از پنل های خورشیدی را ذخیره می کند. انرژی ذخیره شده در دوره های پر تقاضا یا زمانی که پنل های خورشیدی برق کافی تولید نمی کنند استفاده می شود.

2. ذخیره سازی هیدرولیکی پمپی - ذخیره سازی آبی پمپی شامل پمپاژ آب از مخزن پایین تر به مخزن بالاتر در دوره های کم تقاضا است. زمانی که نیاز به تولید برق باشد، آب آزاد می شود.

3. باتری های حالت جامد - باتری های حالت جامد نوعی باتری لیتیوم یونی هستند که به جای الکترولیت مایع از الکترولیت جامد استفاده می کنند. این باتری‌ها نسبت به باتری‌های لیتیوم یون معمولی سرعت شارژ سریع‌تر، چرخه عمر طولانی‌تر و چگالی انرژی بالاتری دارند.

4. باتری جریان ردوکس وانادیوم – باتری های جریان ردوکس وانادیوم انرژی را با استفاده از الکترولیت های مایع حاوی یون های وانادیوم ذخیره می کنند. الکترولیت ها با عبور از الکترودهای باتری شارژ و تخلیه می شوند.

5. سیستم ذخیره انرژی نمک مذاب – سیستم های ذخیره انرژی نمک مذاب از نمک مذاب برای ذخیره گرمای تولید شده از صفحات خورشیدی یا منابع دیگر استفاده می کنند. گرمای ذخیره شده برای تولید برق استفاده می شود.

نتیجه

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در حصول اطمینان از اینکه منابع انرژی تجدیدپذیر به طور مؤثر مورد استفاده قرار می‌گیرند و در صورت نیاز برق در دسترس است، حیاتی هستند. این سیستم ها در انواع و اندازه های مختلف تولید می شوند که هر کدام دارای ویژگی ها و مزایای منحصر به فرد خود هستند. نمونه هایی از سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی شامل سیستم های ذخیره سازی شیمیایی، مکانیکی، الکتروشیمیایی و حرارتی است. همانطور که پذیرش انرژی های تجدیدپذیر همچنان در حال رشد است، اهمیت سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی در ترکیب انرژی نیز افزایش می یابد.