Akumulatoru iekārtas, bateriju izmantošana elektroenerģijas uzglabāšanai
Viens no efektīvākajiem un perspektīvākajiem elektroenerģijas uzglabāšanas veidiem tās uzglabāšanas blīvuma ziņā ir uz akumulatoriem balstītu uzglabāšanas iekārtu izmantošana, kas ļauj uzglabāt enerģiju ķīmiskā veidā.
Akumulatoru elektrostacijas ir īpaši noderīgas gadījumos, kad nepieciešams nodrošināt papildu īstermiņa maksimālo jaudu, tādējādi novēršot avārijas strāvas padeves pārtraukumus patērētājiem.
Tādējādi akumulatoru elektrostacijām pēc to darbības principa ir daudz kopīgu īpašību ar parastajiem nepārtrauktiem enerģijas avotiem, kas tomēr atšķiras ar lielāku konstrukcijas izmēru. Stacijas akumulatoru novietošanai ir atvēlēta atsevišķa telpa, līdzīgi kā lielai noliktavai vai vairākiem konteineriem.
Tāpat kā nepārtrauktās barošanas tehnoloģijā, šeit ir raksturīga iezīme, kas sastāv no tā, ka akumulatoros uzkrāto elektroķīmisko enerģiju var izmantot tikai līdzstrāvas veidā.
Bet, tā kā tradicionālajiem tīkliem ir nepieciešama maiņstrāva, ir nepieciešams veikt papildu baterijās uzkrātās enerģijas pārveidošanu. Tāpēc augstsprieguma strāva ir daudz piemērotāka lai pārraidītu enerģiju no attāluma, tiek iegūti, izmantojot jaudīgus tiristoru invertorus, kas noteikti ir spēkstaciju daļa.
Konkrētajā instalācijā izmantoto akumulatoru veidu nosaka to izmaksas, veiktspējas prasības (uzkrātā enerģija, pieejamā jauda) un paredzamais kalpošanas laiks. Astoņdesmitajos gados uzglabāšanas spēkstacijās varēja atrast tikai svina-skābes akumulatorus. 90. gados un 2000. gadu sākumā parādījās niķeļa-kadmija un nātrija-sēra baterijas.
Mūsdienās litija jonu akumulatoru cenu krituma dēļ (autobūves nozares straujās attīstības dēļ) galvenokārt izmanto litija jonu. Dažviet jau parādījušās caurplūdes akumulatoru sistēmas. Tomēr dažās budžeta ēkās joprojām var atrast svina skābes šķīdumus.
Akumulatoru spēkstaciju priekšrocība salīdzinājumā ar sūkņu elektrostacijām ir acīmredzama. Nav pastāvīgi kustīgu detaļu, praktiski nav trokšņa avotu. Akumulatora elektrostacijas iedarbināšanai pietiek ar dažiem desmitiem milisekundēm, pēc kuras tā uzreiz var strādāt ar pilnu jaudu.
Šī priekšrocība ļauj akumulatoru ražotnēm viegli izturēt maksimālās slodzes, kuras iekārtas pat neuztver kā kaut ko kritisku, tāpēc šāda stacija var strādāt ar maksimumu stundām.
Lieki piebilst, ka akumulatoru stacijas viegli tiek galā ar uzdevumu slāpēt sprieguma svārstības, ko izraisa tīkla maksimālās slodzes. Pateicoties tiem, pilsētas un veseli reģioni var tikt pasargāti no sastrēgumu izraisītiem strāvas padeves pārtraukumiem.
Tas pats attiecas uz akumulatoru elektrostaciju darbību saistībā ar atjaunojamiem autonomiem enerģijas avotiem, šodien tā ir vesela nozare.
Atjaunojamā enerģija [atjaunojamās enerģijas (atjaunojamās enerģijas) ražošana] — ekonomikas, zinātnes un tehnoloģiju joma, kas aptver tādas elektriskās, siltumenerģijas un mehāniskās enerģijas ražošanu, pārvadi, pārveidošanu, uzkrāšanu un patēriņu, kas iegūta, izmantojot atjaunojamos enerģijas avotus.
Man ir dažāda veida baterijas ir priekšrocības un trūkumi. Daži (nātrija sērs) labi darbojas pastāvīgā režīmā, piemēram, kombinācijā ar autonomiem enerģijas avotiem, bet ir pakļauti korozijai un novecošanai, pat ja tie netiek izmantoti. Citi cieš no nodiluma, jo vienkārši ir daudz ātro uzlādes-izlādes ciklu.
Dažiem akumulatoriem nepieciešama regulāra apkope (svina-skābes akumulatori ir jāuzlādē ar ūdeni), gāzes evakuācija, lai novērstu eksploziju utt.
Mūsdienīgāki hermetizēti litija jonu akumulatori var strādāt ilgu laiku bez apkopes, to stāvokli uzrauga elektronika un nepieciešamības gadījumā signalizē par elementa nomaiņas nepieciešamību.
Mūsdienīgs piemērs ir viena no lielākajām elektrostacijām pasaulē — Hornsdeilas jaudas rezervāts, kas strādā kopā ar Hornsdeilas vēja elektrostaciju. Tesla to uzbūvēja 2017. gada beigās.
2018. gada sākumā, kamēr Dienvidaustrālija cieta ekonomiskus zaudējumus, stacija saviem īpašniekiem atnesa gandrīz miljonu dolāru, lai piegādātu elektroenerģiju tīklam par 14 000 Austrālijas dolāru par megavatstundu. Stacija spēj nepārtraukti nodrošināt 30 MW 3 stundas un 70 MW 10 minūtes.
100 MW ir elektrostacijas kopējā projektētā jauda. Visa stacijas akumulatora jauda, 129 MWh, sastāv no vairākiem miljoniem Samsung 21700 litija jonu elementu (3000-5000 mAh).
Sistēma droši uztur elektroenerģijas patērētāju tīklu stabilā stāvoklī pat gadījumos, kad vēja ātrums ir ārkārtīgi mazs. 2020. gadā stacijas jauda ir palielināta līdz 194 MWh, un projektētā jauda ir 150 MW.
Veco tehnoloģiju piemērs ir akumulatoru elektrostacija Čino, Kalifornijā, no 1988. līdz 1997. gadam. Ražotnē bija 8256 svina-skābes akumulatori, kas atrodas divās zālēs.
Konstrukcija kalpo kā statiskās deformācijas savienojums reaktīvā jauda un patērētāju aizsardzība no strāvas padeves pārtraukumiem elektroenerģijas padeves pārtraukumu laikā. Tā maksimālā jauda bija 14 MW ar kopējo akumulatora jaudu 40 MWh.
Skatīt arī:
Visizplatītākie rūpnieciskās enerģijas uzglabāšanas ierīču veidi
Kā kinētiskās enerģijas uzglabāšanas ierīces darbojas un darbojas enerģētikas nozarē?