Τι είναι τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας;

Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, με απλούς όρους, είναι μια συλλογή τεχνικών συσκευών που μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια και να το απελευθερώσουν για χρήση όταν χρειάζεται. Είναι σαν μια ενέργεια "piggy bank", απορροφώντας την υπερβολική ενέργεια όταν η παροχή ενέργειας είναι άφθονη και η απελευθέρωση ενέργειας όταν οι κορυφές ή η προσφορά ενέργειας είναι ανεπαρκής, εξασφαλίζοντας έτσι τη σταθερότητα και τη συνέχεια της ενεργειακής παροχής.

Από την άποψη των μέσων και των τεχνικών τύπων αποθήκευσης ενέργειας, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι πλούσια και ποικίλα. Μεταξύ αυτών, τα συστήματα ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας επικεντρώνονται σε διάφορους τύπους μπαταριών, όπως συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ιόντων λιθίου-ιόντων. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποθηκεύουν και απελευθερώνουν την ηλεκτρική ενέργεια μέσω της διαδικασίας ενσωμάτωσης και εξόρυξης ιόντων λιθίου σε θετικά και αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων. Αυτό το σύστημα έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και της σχετικά καλής απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε κατανεμημένα ενεργειακά συστήματα, ηλεκτρικά οχήματα και αποθήκευση ενέργειας στο σπίτι. Ωστόσο, αντιμετωπίζει επίσης προκλήσεις όπως το υψηλό κόστος, οι σπάνιοι πόροι λιθίου και οι κίνδυνοι ασφάλειας, όπως η θερμική διαφυγή σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι μια πιο παραδοσιακή και χαμηλού κόστους επιλογή. Χρησιμοποιεί διοξείδιο του μολύβδου και μολύβδου ως ηλεκτρόδια και διάλυμα θειικού οξέος ως ηλεκτρολύτη για να πραγματοποιήσει χημικές αντιδράσεις για την αποθήκευση ενέργειας. Η τεχνολογία μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι ώριμη και αξιόπιστη. Συχνά χρησιμοποιείται σε ορισμένες περιπτώσεις όπου η ενεργειακή πυκνότητα δεν είναι υψηλή και ο έλεγχος του κόστους είναι αυστηρός, όπως οι μονάδες αποθήκευσης ενέργειας σε μικρά συστήματα ηλιακής ενέργειας εκτός δικτύου, αλλά διαθέτει χαμηλή πυκνότητα ενέργειας, περιορισμένη διάρκεια ζωής και μεγάλο όγκο και βάρος.

Το σύστημα φυσικής αποθήκευσης ενέργειας είναι επίσης σημαντικό μέλος της οικογένειας αποθήκευσης ενέργειας. Το αντλημένο σύστημα αποθήκευσης χρησιμοποιεί διαφορά εδάφους για να αντλήσει νερό σε υψηλές δεξαμενές όταν υπάρχει υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια και η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε βαρυτική δυναμική ενέργεια. Όταν η ηλεκτρική ενέργεια είναι σφιχτή, το νερό σε υψηλό υψόμετρο ρέει πίσω για να οδηγήσει τον στρόβιλο για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Έχει μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας και μπορεί να παρέχει σταθερή τροφοδοσία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έχει μεγάλη σημασία για τη ρύθμιση της αιχμής και της συχνότητας του ηλεκτρικού δικτύου. Ωστόσο, η κατασκευή του προφανώς περιορίζεται από γεωγραφικές συνθήκες. Απαιτεί κατάλληλες πηγές εδάφους και νερού και η περίοδος κατασκευής είναι μεγάλη και η επένδυση είναι τεράστια.

Υπάρχει επίσης ένα συμπιεσμένο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας αέρα, το οποίο χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να συμπιέσει τον αέρα κατά τη διάρκεια περιόδων ηλεκτρικής ενέργειας χαμηλής αιχμής και να το αποθηκεύει σε μια συγκεκριμένη συσκευή αποθήκευσης αερίου και απελευθερώνει αέρα υψηλής πίεσης για να οδηγεί τον εξοπλισμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Έχει επίσης τη δυνατότητα να αποθηκεύει ενέργεια σε μεγάλη κλίμακα, αλλά έχει υψηλές απαιτήσεις για τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης φυσικού αερίου και η αποτελεσματικότητα της μετατροπής ενέργειας πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω.

Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας διαδραματίζουν αναντικατάστατο ρόλο στη σύγχρονη κοινωνία. Στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, μπορεί να εξισορροπήσει την αντίφαση μεταξύ της προσφοράς και της ζήτησης μεταξύ παραγωγής ενέργειας και κατανάλωσης ενέργειας, να βελτιώσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του ηλεκτρικού δικτύου και να προωθήσει την μεγάλη πρόσβαση και την κατανάλωση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Για παράδειγμα, η παραγωγή αιολικής ενέργειας και η παραγωγή ηλιακής ενέργειας είναι διαλείποντες και πτητικές. Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να αποθηκεύσουν αυτές τις ασταθείς ηλεκτρικές ενέργειες έτσι ώστε να μπορούν να ενσωματωθούν σταθερά στο ηλεκτρικό δίκτυο και να μειώσουν το φαινόμενο της "εγκατάλειψης του ανέμου και του φωτός".

Στον βιομηχανικό τομέα, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εφεδρικές πηγές ενέργειας για να εξασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του βασικού εξοπλισμού κατά τη διάρκεια των διακοπών ρεύματος ή της ασταθής τροφοδοσίας και να αποφευχθεί τεράστιες απώλειες που προκαλούνται από διακοπές παραγωγής. Σε επίπεδο νοικοκυριού, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας των νοικοκυριών μπορούν να αποθηκεύουν την υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια που παράγονται από ηλιακούς συλλέκτες, να επιτύχουν την αυτάρκεια στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των νοικοκυριών, να μειώσουν τους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας και να παρέχουν ισχύ έκτακτης ανάγκης κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος.

Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας κινούνται προς υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, υψηλότερη απόδοση, μεγαλύτερη ασφάλεια και αξιοπιστία και χαμηλότερο κόστος. Οι νέες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, όπως οι μπαταρίες και οι μπαταρίες ροής νατρίου και οι μπαταρίες ροής, αναδύονται και βελτιώνονται συνεχώς. Το μέλλον των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας είναι γεμάτο από άπειρες δυνατότητες και θα διαδραματίσει όλο και πιο κρίσιμο ρόλο στην οικοδόμηση ενός καθαρότερου, αποτελεσματικότερου και βιώσιμου ενεργειακού συστήματος.