Akumuliatoriai, baterijų naudojimas elektros energijai kaupti
Vienas iš efektyviausių ir perspektyviausių elektros energijos kaupimo būdų, atsižvelgiant į jos kaupimo tankį, yra baterijų pagrindu veikiančių akumuliatorių naudojimas, leidžiantis kaupti energiją cheminiu pavidalu.
Akumuliatorinės elektrinės ypač naudingos, kai reikia teikti papildomą trumpalaikę didžiausią galią, taip užkertant kelią avariniams elektros energijos tiekimo nutraukimams vartotojams.
Taigi baterinės elektrinės pagal savo veikimo principą turi daug bendrų bruožų su įprastais nuolatiniais energijos šaltiniais, tačiau skiriasi didesniu konstrukcijos dydžiu. Stoties baterijoms laikyti skirta atskira patalpa, panaši į didelį sandėlį ar kelis konteinerius.
Kaip ir nepertraukiamo maitinimo technologijoje, čia yra būdinga savybė, kurią sudaro tai, kad akumuliatoriuose sukaupta elektrocheminė energija gali būti naudojama tik nuolatinės srovės pavidalu.
Tačiau kadangi įprastiems tinklams gauti reikalinga kintamoji srovė, būtina atlikti papildomą baterijose sukauptos energijos transformaciją. Štai kodėl aukštos įtampos srovė yra daug tinkamesnė perduoti energiją per atstumą, gaunami naudojant galingus tiristorių keitiklius, kurie būtinai yra elektrinių dalis.
Konkrečiame instaliacijoje naudojamų baterijų tipą lemia jų kaina, veikimo reikalavimai (sukaupta energija, turima galia) ir numatomas tarnavimo laikas. Devintajame dešimtmetyje akumuliacinėse elektrinėse buvo galima rasti tik švino rūgšties akumuliatorių. Dešimtajame dešimtmetyje ir 2000-ųjų pradžioje atsirado nikelio-kadmio ir natrio-sieros baterijos.
Šiandien, atpigus ličio jonų akumuliatoriams (dėl sparčios automobilių pramonės plėtros), daugiausiai naudojami ličio jonai. Kai kur jau atsirado pratekančios baterijos sistemos. Tačiau kai kuriuose biudžetiniuose pastatuose vis dar galima rasti švino rūgšties tirpalų.
Akumuliatorių elektrinių pranašumas lyginant su siurblinėmis elektrinėmis akivaizdus. Nėra nuolat judančių dalių, praktiškai nėra triukšmo šaltinių. Akumuliatorinei jėgainei paleisti pakanka kelių dešimčių milisekundžių, po kurių ji iškart gali dirbti visu pajėgumu.
Šis pranašumas leidžia akumuliatorių gamykloms nesunkiai atlaikyti maksimalias apkrovas, kurių įranga net nesuvokia kaip kažką kritinio, todėl tokia stotis maksimaliai gali dirbti valandų valandas.
Nereikia nė sakyti, kad akumuliatorių stotys lengvai susidoroja su įtampos svyravimų, kuriuos sukelia didžiausios tinklo apkrovos, slopinimas. Jų dėka miestai ir ištisi regionai gali būti apsaugoti nuo elektros energijos tiekimo nutraukimo dėl kamščių.
Tas pats pasakytina ir apie akumuliatorinių elektrinių darbą, susijusį su atsinaujinančiais autonominiais energijos šaltiniais, šiandien tai yra visa pramonė.
Atsinaujinanti energija [atsinaujinančios energijos (atsinaujinančios energijos) gamyba] — ekonomikos, mokslo ir technologijų sritis, apimanti elektros, šiluminės ir mechaninės energijos, gaunamos naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius, gamybą, perdavimą, transformavimą, kaupimą ir vartojimą.
Aš turiu įvairių tipų baterijos yra privalumų ir trūkumų. Kai kurie (natrio ir sieros) gerai veikia pastoviu režimu, pavyzdžiui, kartu su autonominiais energijos šaltiniais, tačiau yra linkę į koroziją ir senėjimą, net jei jie nenaudojami. Kiti kenčia nuo nusidėvėjimo vien dėl didelio greito įkrovimo ir iškrovimo ciklų skaičiaus.
Kai kurioms baterijoms reikalinga reguliari priežiūra (švino rūgšties akumuliatoriai turi būti įkrauti vandeniu), dujų ištraukimas, kad būtų išvengta sprogimo ir kt.
Modernesnės sandarios ličio jonų baterijos gali dirbti ilgą laiką be priežiūros, jų būklę stebi elektronika ir, esant reikalui, signalizuoja, kad reikia keisti elementą.
Šiuolaikinis pavyzdys – viena didžiausių jėgainių pasaulyje – Hornsdeilo energijos rezervatas, dirbantis kartu su Hornsdeilo vėjo jėgaine. „Tesla“ jį pastatė 2017 m. pabaigoje.
2018 m. pradžioje, kai Pietų Australija patyrė ekonominių nuostolių, stotis savo savininkams atnešė beveik milijoną dolerių, kad tiektų elektros energiją į tinklą 14 000 Australijos dolerių už megavatvalandę. Elektrinė gali nepertraukiamai tiekti 30 MW 3 valandas ir 70 MW 10 minučių.
100 MW – tai bendra projektinė elektrinės galia. Visa stoties akumuliatoriaus talpa, 129 MWh, susideda iš kelių milijonų Samsung 21700 ličio jonų elementų (3000-5000 mAh).
Sistema patikimai palaiko stabilią elektros vartotojų tinklo būklę net ir tais atvejais, kai vėjo greitis itin mažas. 2020 metais elektrinės galia padidinta iki 194 MWh, o projektinė – 150 MW.
Senų technologijų pavyzdys – 1988–1997 m. Kalifornijos valstijoje Čino mieste veikianti akumuliatorių elektrinė. Gamykloje buvo 8 256 švino rūgšties akumuliatoriai, išdėstyti dviejose salėse.
Konstrukcija tarnauja kaip statinė deformacinė jungtis reaktyvioji galia ir apsaugoti vartotojus nuo elektros energijos tiekimo nutraukimo elektros tiekimo nutraukimo metu. Didžiausia jo galia buvo 14 MW, o bendra akumuliatoriaus talpa – 40 MWh.
Taip pat žiūrėkite:
Labiausiai paplitę pramoninių energijos kaupimo įrenginių tipai
Kaip kinetinės energijos kaupimo įrenginiai veikia ir tinka energetikos pramonei?