سیستم های ذخیره انرژی

مقدمه:

با نگاهی به افزایش روز افزون بهای انرژی و همچنین توجه خاص به مسائل زیست محیطی ، ابرخازن ها ( Supercapacitors ) گزینه نوینی برای ذخیره سازی انرژی اند. ابرخازن ها برتری های بیشماری نسبت به باتری های قابل شارژ لیتیوم-یون دارند ، که می توان به راندمان و سرعت بالای شارژ و دشارژ ، عمر طولانی ، ظرفیت خازنی زیاد و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد. باتری های ابرخازنی می توانند گزینه نوینی برای ذخیره انرژی تولیدی از پنل های خورشیدی باشند. این نوع باتری ها به دلیل عدم نیاز به سرویس و نگهداری و کارکرد مناسب در انواع شرایط محیطی ، برای استفاده در ساختمان ها مناسب می باشند. در این مقاله در مورد ایده ساخت مصالحِ ساختمانی ، که باتری های ابر خازنی از قبل در آنها جاسازی شده باشند ، بحث می شود. همچنین کاربردهای مختلف استفاده از این نوع باتری ها در ساختمان ها مورد بررسی قرار می گیرند.

با رشد جوامع بشری ، درخواست و مصرف انرژی نیز افزایش می یابد. با توجه به محدود بودن منابع انرژی ، صرفه جویی در مصرف آن مورد تاکید قرار گرفته و استفاده از انرژی های تجدید پذیر رواج یافته است. پر کاربردترینِ انرژی های تجدید پذیر ، انرژی خورشیدی ( فوتوولتاییک یا حرارتی ) و انرژی بادی می باشند. اما مهم ترین چالش استفاده از چنین انرژی هایی ، مساله ذخیره آنها به منظور استفاده در زمان مورد نیاز است. هرچه بتوان انرژی بیشتری را در زمان کمتری ذخیره کرد ، کارایی سیستم ذخیره سازی بیشتر است. همانطور که در بالا هم ذکر شد ، مسائل عدم آلودگی محیط زیست و حداقل نگهداری و سرویس نیز باید مورد توجه قرار گیرند.

در قسمت اول این پژوهش  از بین سیستم های ذخیره انرژی ، باتری ها بررسی شده اند و در بخش دوم درباره تکنولوژی ابرخازن ها بحث خواهد شد و بخش آخر به ایده اصلی پژوهشگر اختصاص یافته است.

معرفی سیستم های ذخیره انرژی

روش ذخیره انرژی ارتباط مستقیم با مقدار انرژی مورد نیاز و همچنین کاربرد آن دارد. به طور سنتی خازن ها برای ذخیره کوتاه مدت انرژی (میکرو ثانیه – میلی ثانیه) و فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرند و باتری های سنتی برای ذخیره متوسط انرژی (دقیقه – ساعت) استفاده می شوند.

برای تولید و ذخیره انرژی در مقیاس های بزرگتر ، سیستم های هوای فشرده (CAES) ، سیستم ذخیره انرژی فلایویل (FESS) و سیستم ابررسانا مغناطیسی ذخیره انرژی (SMES) مورد استفاده قرار می گیرد.

سیستم های ذخیره انرژی مطرح در مقیاس های مختلف در عکس شماره یک نشان داده شده است.

عکس شماره یک  – سیستم های ذخیره انرژی مطرح

باتری ها به عنوان منابع ذخیره انرژی در هر جایی می توانند قرار گیرند و به راحتی راه اندازی و استفاده شوند. باتری ها می توانند در مقیاس کوچک مثل باتری لپ تاپ ، موبایل و غیره بوده و یا به عنوان سیستم ذخیره انرژی (BESS) بزرگ در یک اتاق در نزدیکی محل مصرف قرار گیرند. ( عکس شماره دو )

عکس شماره دو – سلول باتری های UPS