อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานสมัยใหม่ ประเภทของการจัดเก็บพลังงานที่พบมากที่สุด

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน เป็นระบบที่จัดเก็บพลังงานในรูปแบบต่างๆ เช่น ไฟฟ้าเคมี จลน์ ศักย์ แม่เหล็กไฟฟ้า เคมี และความร้อน โดยใช้เซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่ ตัวเก็บประจุ ฟลายวีล อากาศอัด ไฮดรอลิคสะสม ซุปเปอร์แมกเนติก ไฮโดรเจน เป็นต้น .

อุปกรณ์กักเก็บพลังงานเป็นทรัพยากรที่สำคัญและมักใช้เพื่อให้พลังงานต่อเนื่องหรือสนับสนุนระบบไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ไม่เสถียรในระยะสั้น นอกจากนี้ อุปกรณ์เหล่านี้ยังมีบทบาทสำคัญในระบบพลังงานหมุนเวียนแบบสแตนด์อโลน

เกณฑ์หลักสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเฉพาะคือ:

• ปริมาณพลังงานในแง่ของพลังงานเฉพาะ (ใน Wh · kg -1) และความหนาแน่นของพลังงาน (ใน Wh · kg -1 หรือ Wh · l -1)
• พลังงานไฟฟ้าเช่น โหลดไฟฟ้าที่จำเป็น
• ปริมาตรและมวล
• ความน่าเชื่อถือ
• ความทนทาน;
• ความปลอดภัย;
• ราคา;
• รีไซเคิลได้;
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อเลือกอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ควรพิจารณาลักษณะดังต่อไปนี้:

• อำนาจเฉพาะ;
• ความจุ;
• พลังงานเฉพาะ
• เวลาการเกิดปฏิกิริยา;
• ประสิทธิภาพ;
• อัตราการปลดปล่อยตัวเอง / รอบการชาร์จ;
• ความไวต่อความร้อน
• อายุการใช้งานของประจุไฟฟ้า
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
• ทุน / ต้นทุนการดำเนินงาน
• บริการ.

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของอุปกรณ์โทรคมนาคม (โทรศัพท์มือถือ โทรศัพท์ เครื่องส่งรับวิทยุ ฯลฯ) ระบบไฟฟ้าสำรอง และยานพาหนะไฟฟ้าแบบไฮบริดในรูปแบบของส่วนประกอบการจัดเก็บ (แบตเตอรี่ ตัวเก็บประจุยิ่งยวด และเซลล์เชื้อเพลิง)

อุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ไม่ว่าจะเป็นไฟฟ้าหรือความร้อน ได้รับการยอมรับว่าเป็นเทคโนโลยีหลักด้านพลังงานสะอาด

การจัดเก็บพลังงานในระยะยาวมีศักยภาพสูงสำหรับโลกที่พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ครอบงำการเพิ่มโรงไฟฟ้าใหม่ และค่อยๆ แทนที่แหล่งไฟฟ้าอื่นๆ

ลมและแสงอาทิตย์ผลิตขึ้นในบางช่วงเวลาเท่านั้น ดังนั้นพวกเขาจึงต้องการเทคโนโลยีเพิ่มเติมเพื่อช่วยเติมเต็มช่องว่าง

ในโลกที่ส่วนแบ่งของการผลิตไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ตามฤดูกาล และไม่สามารถคาดการณ์ได้เพิ่มขึ้น และความเสี่ยงของการไม่ซิงโครไนซ์กับการบริโภคเพิ่มขึ้น การจัดเก็บทำให้ระบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยการดูดซับความแตกต่างของเฟสทั้งหมดระหว่างการผลิตและการใช้พลังงาน

แอคคูมูเลเตอร์ทำหน้าที่หลักเป็นบัฟเฟอร์และช่วยให้การจัดการและการรวมแหล่งพลังงานหมุนเวียนง่ายขึ้นทั้งในกริดและในอาคาร ทำให้มีอิสระในบางส่วนเมื่อไม่มีลมและแสงแดด

ในระบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สามารถช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและช่วยหลีกเลี่ยงความไร้ประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยให้บริการโหลดในช่วงที่มีความต้องการพลังงานต่ำเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีประสิทธิภาพน้อยที่สุด

ด้วยการบัฟเฟอร์ความผันผวนในการผลิตพลังงานหมุนเวียน การจัดเก็บพลังงานยังสามารถลดความถี่ในการเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อีกด้วย

ในระบบลมและดีเซลที่มีกำลังทะลุทะลวงสูง (ซึ่งกำลังลมที่ติดตั้งเกินกว่าโหลดเฉลี่ย) แม้แต่พื้นที่จัดเก็บจำนวนน้อยมากก็ช่วยลดความถี่ในการสตาร์ทเครื่องดีเซลได้อย่างมาก

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานอุตสาหกรรมประเภทที่พบมากที่สุด:

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานอุตสาหกรรม

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี

แบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบตเตอรี่กรดตะกั่ว ยังคงเป็นอุปกรณ์เก็บพลังงานหลัก

แบตเตอรี่ที่แข่งขันได้หลายชนิด (นิกเกิล-แคดเมียม นิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ ลิเธียมไอออน โซเดียมซัลเฟอร์ อากาศโลหะ แบตเตอรี่แบบไหลผ่าน) มีประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดในด้านประสิทธิภาพอย่างน้อยหนึ่งด้าน เช่น อายุการใช้งาน ประสิทธิภาพ ความหนาแน่นของพลังงาน อัตราการชาร์จและการคายประจุ ประสิทธิภาพการทำงานในสภาพอากาศหนาวเย็น หรือการบำรุงรักษาที่จำเป็น

อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ ต้นทุนต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมงที่ต่ำทำให้แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

ทางเลือกอื่นๆ เช่น ฟลายวีล อัลตร้าคาปาซิเตอร์ หรือที่เก็บไฮโดรเจนอาจประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ในอนาคต แต่หาได้ยากในปัจจุบัน

ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) เป็นแหล่งพลังงานที่ทันสมัยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคสมัยใหม่ทั้งหมด ความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตรของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบแท่งปริซึมสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าถึงสามเท่าในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา

เนื่องจากมีการใช้งานแบตเตอรี่ Li-ion ใหม่ๆ เกิดขึ้น เช่น รถยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงาน การออกแบบเซลล์และความต้องการด้านประสิทธิภาพมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และนำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใครสำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่แบบดั้งเดิม

ดังนั้น ความต้องการสูงสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานสูงที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงจึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

การประยุกต์ใช้อุปกรณ์กักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีในอุตสาหกรรมไฟฟ้า:

พืชสะสม การใช้แบตเตอรี่เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้า

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เคมีไฟฟ้า

ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เป็นอุปกรณ์เก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีที่สามารถชาร์จหรือคายประจุจนเต็มได้ในไม่กี่วินาที

ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่า ค่าบำรุงรักษาที่ต่ำกว่า ช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และรอบการทำงานที่ยาวกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่สำรอง ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จึงได้รับความสนใจจากการวิจัยอย่างมากในทศวรรษที่ผ่านมา

นอกจากนี้ยังมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าตัวเก็บประจุไดอิเล็กตริกไฟฟ้าทั่วไปความจุของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ขึ้นอยู่กับการแยกไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนของอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรดที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่

พลังงานเฉพาะของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานอย่างแพร่หลาย

การปรับปรุงประสิทธิภาพของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์เป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบในอนาคต ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาไปจนถึงยานยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่

รายละเอียดซุปเปอร์คาปาซิเตอร์:
Ionists (ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์) — อุปกรณ์ การใช้งานจริง ข้อดีและข้อเสีย

การเก็บพลังงานลมอัด

การจัดเก็บพลังงานลมอัดเป็นวิธีการจัดเก็บพลังงานที่ผลิตได้ในครั้งเดียวเพื่อใช้ในอีกเวลาหนึ่ง ในระดับสาธารณูปโภค พลังงานที่สร้างขึ้นในช่วงที่มีความต้องการพลังงานต่ำ (นอกช่วงพีค) สามารถถูกปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองช่วงเวลาที่มีความต้องการสูง (โหลดสูงสุด)

ระบบกักเก็บอุณหภูมิความร้อนแบบใช้อากาศอัด (CAES) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่พยายามเอาชนะข้อจำกัดบางประการของระบบแบบดั้งเดิม (ไดอะแบติกหรืออะเดียแบติก)

การจัดเก็บพลังงานไครโอเจนิก

อังกฤษวางแผนที่จะสร้างที่เก็บอากาศเหลว 250 เมกะวัตต์ชั่วโมง มันจะรวมเข้ากับแหล่งพลังงานหมุนเวียนและชดเชยการหยุดชะงัก

การเดินเครื่องมีกำหนดในปี 2565 หน่วยเก็บพลังงานความเย็นจะทำงานร่วมกับ Trafford Energy Park ใกล้แมนเชสเตอร์ ซึ่งส่วนหนึ่งของการผลิตไฟฟ้ามาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์และกังหันลม

สถานที่จัดเก็บนี้จะชดเชยการหยุดชะงักของการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้

หลักการทำงานของการติดตั้งนี้จะขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนเครื่องปรับอากาศสองรอบ

พลังงานไฟฟ้าจะถูกใช้เพื่อดึงอากาศและทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำมาก (-196 องศา) จนกลายเป็นของเหลว จากนั้นจะถูกเก็บไว้ในถังแรงดันต่ำขนาดใหญ่ที่หุ้มฉนวนและปรับมาเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานนี้

รอบที่สองจะเกิดขึ้นเมื่อมีความต้องการพลังงานไฟฟ้า ของเหลวไครโอเจนิกถูกทำให้ร้อนโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อทำให้กลายเป็นไอต่อไปและกลับสู่สถานะก๊าซ

การระเหยของของเหลวที่อุณหภูมิห้องทำให้ปริมาตรของก๊าซขยายตัว ซึ่งขับเคลื่อนกังหันที่ผลิตกระแสไฟฟ้า

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานจลน์

มู่เล่เป็นอุปกรณ์เชิงกลหมุนที่ใช้ในการเก็บพลังงานในการหมุน มู่เล่สามารถจับพลังงานจากแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป และจ่ายพลังงานไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องไปยังกริด

ระบบจัดเก็บพลังงานของมู่เล่ใช้พลังงานไฟฟ้าอินพุตที่จัดเก็บเป็นพลังงานจลน์

แม้ว่าฟิสิกส์ของระบบทางกลมักจะค่อนข้างเรียบง่าย (เช่น การหมุนมู่เล่หรือการยกน้ำหนัก) เทคโนโลยีที่ช่วยให้แรงเหล่านี้ถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลนั้นมีความก้าวหน้าเป็นพิเศษ

วัสดุที่มีเทคโนโลยีสูง ระบบควบคุมคอมพิวเตอร์ล่าสุด และการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมทำให้ระบบเหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานจริง

ระบบ UPS สำหรับการจัดเก็บจลนศาสตร์เชิงพาณิชย์ประกอบด้วยระบบย่อยสามระบบ:

• อุปกรณ์เก็บพลังงาน มักจะเป็นมู่เล่
• อุปกรณ์กระจาย
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแยกต่างหากที่สามารถสตาร์ทได้เพื่อให้พลังงานที่ทนต่อความผิดพลาดเกินความจุของการจัดเก็บพลังงาน

มู่เล่สามารถรวมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือด้วยการเชื่อมต่อระบบกลไกโดยตรง

เพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์เหล่านี้:

อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานจลน์สำหรับอุตสาหกรรมไฟฟ้า

วิธีการจัดเรียงและการทำงานของอุปกรณ์เก็บพลังงานมู่เล่ (จลน์)

การเก็บพลังงานแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง (SMES) สำหรับกริดไฟฟ้า:

ระบบกักเก็บพลังงานแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดทำงานและใช้งานอย่างไร