Ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας;

1. Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας

Η αποθήκευση ενέργειας της μπαταρίας είναι μια κοινή και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν εξαιρετικές επιδόσεις στον τομέα της αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας. Αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ηλεκτρική ενέργεια μετακινώντας ιόντα λιθίου μεταξύ θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε σχετικά μικρό όγκο και βάρος, έχουν χαμηλό ρυθμό αυτο-εκφόρτισης και η διάρκεια ζωής τους βελτιώνεται συνεχώς. Σε ένα σπίτι ηλιακού συστήματος, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να αποθηκεύουν υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια που παράγονται από ηλιακούς συλλέκτες κατά τη διάρκεια της ημέρας για χρήση τη νύχτα ή σε βροχερές ημέρες, επιτυγχάνοντας ενεργειακή αυτάρκεια και μειώνοντας την εξάρτηση από τα παραδοσιακά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, έχει επίσης προβλήματα όπως υψηλό κόστος, περιορισμένους πόρους λιθίου και πιθανούς κινδύνους ασφαλείας, όπως η θερμική διαφυγή υπό μη φυσιολογικές συνθήκες όπως η υψηλή θερμοκρασία ή η υπερφόρτιση.

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση ηλιακής ενέργειας. Τα πλεονεκτήματά της είναι η ώριμη τεχνολογία, το χαμηλό κόστος και η υψηλή αξιοπιστία. Χρησιμοποιείται ευρέως σε μερικά μικρά σενάρια εφαρμογής ηλιακής ενέργειας, όπως συστήματα φωτός ηλιακής οδού εκτός δικτύου σε απομακρυσμένες περιοχές. Ωστόσο, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος έχουν χαμηλή πυκνότητα ενέργειας, διάρκεια ζωής μικρού κύκλου, μεγάλο όγκο και βάρος, οι οποίοι σε κάποιο βαθμό περιορίζουν την ικανότητά τους να αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια σε μεγάλη κλίμακα και αποτελεσματικά.

2. Αποθήκευση αντλίας

Η αντλημένη αποθήκευση είναι μια αποτελεσματική μέθοδος αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Η αρχή του είναι να χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να αντλήσει νερό από χαμηλές θέσεις σε υψηλές δεξαμενές όταν υπάρχει επαρκής ηλιακή ενέργεια και πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια και μετατρέψτε την ηλεκτρική ενέργεια σε βαρυτική δυναμική ενέργεια για αποθήκευση. Όταν η ηλιακή ενέργεια είναι ανεπαρκής ή η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται, το νερό σε υψηλές θέσεις θα ρέει πίσω σε χαμηλά σημεία για να οδηγήσει τον στρόβιλο για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η μέθοδος έχει τεράστια χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας και μπορεί να παρέχει σταθερά μια μεγάλη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Διαδραματίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην εξισορρόπηση της ενεργειακής προσφοράς και της ζήτησης περιφερειακών δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και στη βελτίωση της σταθερότητας του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας. Για παράδειγμα, σε ορισμένες ορεινές περιοχές με κατάλληλες συνθήκες εδάφους, μπορούν να κατασκευαστούν μεγάλοι αντλημένοι σταθμοί αποθήκευσης για να λειτουργούν σε συντονισμό με τους ηλιακούς σταθμούς. Ωστόσο, η κατασκευή των αντλημένων σταθμών αποθήκευσης έχει αυστηρές απαιτήσεις για το γεωγραφικό περιβάλλον. Απαιτεί το έδαφος με ορισμένη διαφορά ύψους και επαρκείς πηγές νερού. Επιπλέον, η περίοδος κατασκευής είναι μεγάλη και το κόστος επένδυσης είναι υψηλό. Περιλαμβάνει σύνθετα ζητήματα όπως η κατασκευή μεγάλης κλίμακας απόκτησης γης και η κατασκευή του έργου Water Conservancy.

3. Αποθήκευση θερμικής ενέργειας

Η αποθήκευση θερμικής ενέργειας είναι επίσης ένας τρόπος για την αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας και είναι κυρίως κατάλληλος για συστήματα ηλιακής θερμικής αξιοποίησης. Μεταξύ αυτών, η λογική αποθήκευση θερμότητας χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά των υλικών που απορροφούν τη θερμότητα όταν η θερμοκρασία αυξάνεται και απελευθερώνοντας θερμότητα όταν πέσει η θερμοκρασία. Τα κοινά περιλαμβάνουν νερό και βράχια ως μέσα αποθήκευσης θερμότητας. Για παράδειγμα, σε έναν ηλιακό θερμοσίφωνα, το νερό στη δεξαμενή νερού αποθηκεύει τη θερμότητα που απορροφάται από τον ηλιακό συλλέκτη για μεταγενέστερη χρήση. Η λανθάνουσα αποθήκευση θερμότητας χρησιμοποιεί το φαινόμενο της απορρόφησης θερμότητας και της απελευθέρωσης θερμότητας κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης των υλικών. Για παράδειγμα, ορισμένα υλικά αλλαγής φάσης απορροφούν μια μεγάλη ποσότητα θερμότητας και το αποθηκεύουν όταν αλλάζουν από στερεό σε υγρό και απελευθερώνουν θερμότητα όταν πέσει η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Το πλεονέκτημα της αποθήκευσης θερμικής ενέργειας είναι ότι το σύστημα είναι σχετικά απλό και χαμηλό κόστος και μπορεί να συνδυαστεί καλά με συστήματα ηλιακής θερμικής παραγωγής ή συστήματα ηλιακής θέρμανσης. Ωστόσο, η ενεργειακή πυκνότητα είναι σχετικά χαμηλή, η αποθηκευμένη ενέργεια είναι περιορισμένη και υπάρχει πρόβλημα απώλειας θερμότητας. Όταν αποθηκεύεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, η θερμότητα θα διαλυθεί σταδιακά, επηρεάζοντας την απόδοση αποθήκευσης ενέργειας.

4. Αποθήκευση ενέργειας υδρογόνου

Η αποθήκευση ενέργειας υδρογόνου είναι μια πιθανή μέθοδος αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας. Η παραγωγή ηλιακής ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ηλεκτρολύστε νερό για την παραγωγή υδρογόνου, μετατρέποντας την ηλεκτρική ενέργεια στη χημική ενέργεια του υδρογόνου και την αποθήκευση του. Το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί με διάφορους τρόπους, όπως συμπιεσμένο υδρογόνο, αποθήκευση υδρογόνου ή αποθήκευση μεταλλικού υδριδίου. Όταν απαιτείται ενέργεια, το υδρογόνο μπορεί να μετατραπεί από χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια ή θερμική ενέργεια μέσω κυττάρων καυσίμου ή καύσης. Τα πλεονεκτήματα της αποθήκευσης ενέργειας υδρογόνου είναι η πυκνότητα υψηλής ενέργειας, ο μεγάλος χρόνος αποθήκευσης και το υδρογόνο ως προϊόν καθαρής ενέργειας είναι χωρίς ρύπανση, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια ποικιλία σεναρίων εφαρμογής ενέργειας, όπως τα οχήματα κυττάρων καυσίμου υδρογόνου. Ωστόσο, η παραγωγή, η αποθήκευση και η μεταφορά των προκλήσεων του υδρογόνου, όπως το υψηλό κόστος, η σύνθετη τεχνολογία και οι απαιτήσεις υψηλής ασφάλειας. Για παράδειγμα, η αποθήκευση υδρογόνου υψηλής πίεσης απαιτεί ειδικά δοχεία και μέτρα προστασίας της ασφάλειας και η διαρροή υδρογόνου μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις και άλλους κινδύνους.

Συνοπτικά, διαφορετικές μέθοδοι αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας είναι κατάλληλες για διαφορετικά σενάρια και ανάγκες. Στις οικιακές και μικρές εμπορικές εφαρμογές, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταριών μπορεί να είναι πιο βολικά και πρακτικά. Για την αποθήκευση ενέργειας μεγάλης κλίμακας και τη ρύθμιση του δικτύου, η αντλημένη αποθήκευση και η αποθήκευση υδρογόνου έχουν μεγαλύτερες δυνατότητες. και η αποθήκευση θερμικής ενέργειας παίζει μοναδικό ρόλο στον τομέα της ηλιακής θερμικής αξιοποίησης. Με τη συνεχή ανάπτυξη και καινοτομία της τεχνολογίας, πιστεύεται ότι θα προκύψουν πιο αποτελεσματικές, οικονομικές και ασφαλείς μέθοδοι αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας, προωθώντας περαιτέρω την ευρεία εφαρμογή της ηλιακής ενέργειας στην παγκόσμια ενεργειακή δομή και την τοποθέτηση μιας σταθερής βάσης για την ανθρωπότητα προχωρήστε προς μια εποχή βιώσιμης ενέργειας.