Сегодня доступны различные типы энергетических систем на основе аккумуляторов. В них используются различные химические составы для хранения энергии и предлагаются различные преимущества. Чтобы получить полный обзор типов BESS и их наилучших применений, продолжайте читать ниже. Мы расскажем об их химическом составе, преимуществах и способах применения.
Что такое аккумуляторная система хранения энергии?
Аккумуляторная система хранения энергии, BESS, - это любая установка, позволяющая получать электрическую энергию, хранить ее в аккумуляторе или аккумуляторах и высвобождать позже, когда она вам понадобится. Их размер варьируется от небольших устройств для домашнего использования до крупных систем BESS для промышленных нужд.
Сердцем BESS является электрохимическое устройство, состоящее из батарейных элементов или модулей. Это устройство получает энергию от возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, или даже от сети, и хранит ее в химической форме.
За годы своего существования ученые разработали различные технологии создания аккумуляторов для сохранения электрической энергии. Они различаются по многим параметрам, включая тип используемых химических соединений, стоимость, срок службы, воздействие на окружающую среду и т. д.
Ресурс: https://energystorageforum.com
Типы аккумуляторных систем хранения энергии
Существует несколько типов аккумуляторов энергии, сгруппированных по химическому составу. Это литий-ионные, свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, серно-натриевые и проточные батареи.
Система хранения литий-ионных аккумуляторов
Как следует из названия, в литий-ионном аккумуляторе в качестве электролита используются соли лития. Катодный электрод представляет собой соединение лития, а анод, как правило, графитовый.
Варианты катодов варьируются от фосфата железа лития и оксида кобальта лития до оксида марганца лития - тип на основе оксида марганца обладает лучшими характеристиками и находит преимущественное применение в специализированных приложениях.
Несмотря на более высокую стоимость, LI-ion - один из самых распространенных типов BESS, который используется в самых разных областях - от жилых домов до коммерческих и промышленных секторов.
Преимущества
- Легкий вес
- Меньше, чем другие типы аккумуляторных батарей
- Высокая эффективность (до 95%)
- Быстро заряжается
- Высокая энергоемкость
- Высокая глубина разряда, которая может достигать 90% общей емкости
- Долговечность (5-30 лет, в зависимости от типа катода)
Приложения
- Используется в системах хранения возобновляемой энергии
- Электрические транспортные средства (ЭТС)
- Различная бытовая электроника (мобильные телефоны, ноутбуки и т.д.)
- Портативные электроинструменты
Система хранения свинцово-кислотных аккумуляторов
В этих системах BESS используются батареи, состоящие из свинцовых электродов и серной кислоты (H2SO4) в качестве электролита. Типичные BESS на основе свинцовой кислоты служат от 5 до 10 лет, но требуют регулярного обслуживания в течение всего срока службы.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи также менее эффективны, чем литий-ионные (около 85%), и имеют низкий показатель DOD - около 50%. Кроме того, они нуждаются в периодической зарядке, когда не используются в течение длительного времени, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии.
С другой стороны, эти аккумуляторные батареи обладают рядом преимуществ, в том числе экономичностью и возможностью вырабатывать большие токи без повреждений.
Преимущества
- Экономически эффективный
- Безопасно и надежно
- Могут обеспечивать высокие кратковременные токи
- Обеспечивает широкий диапазон рабочих температур
Приложения
- Системы хранения солнечной энергии
- Для стартеров автомобилей и других транспортных средств
- Источники бесперебойного питания (ИБП)
Система хранения данных на никель-кадмиевых аккумуляторах
Никель-кадмиевый аккумулятор имеет анод из оксида никеля с сепаратором из гидроксида никеля. Катодом является металлический кадмий, а электролитом - щелочной гидроксид калия.
Стоит отметить, что, помимо кадмиевых, никелевые аккумуляторы могут быть гидридными. В никель-гидридном аккумуляторе вместо кадмия в качестве отрицательного электрода используется гидрид (сплав, способный поглощать водород).
Гидридный тип аккумуляторных батарей на основе никеля обладает лучшими свойствами, включая более высокую плотность энергии и экологическую чистоту
Преимущества
- Выдерживает различные температурные режимы
- Высокая надежность
- Быстро заряжается
- Высокая DOD, или глубина разряда
- Длительный срок службы
Приложения
- Возобновляемые энергетические системы
- Системы аварийного или резервного освещения
- Портативные электроинструменты и другие устройства
Система хранения натриево-серных батарей
В этих аккумуляторных системах в качестве катода используется расплавленный натрий, а в качестве анода или отрицательного электрода - жидкая сера. Электролитом является глинозем натрия, который должен плавиться, чтобы ионы могли перемещаться между электродами.
Поскольку в ней используются жидкие материалы, эта батарея работает при более высоких температурах, свыше 300 градусов Цельсия, и включает нагреватели для разжижения твердого электролита.
Плотность энергии натриево-серных BESS-систем сопоставима с плотностью энергии литий-ионных батарей, однако они имеют более короткий срок службы и требуют высокого уровня нагрева для разжижения твердого натриевого электролита.
Преимущества
- Высокая плотность энергии
- Высокий уровень эффективности до 90%
- Высокий уровень DOD (80%)
- Используются недорогие материалы
- Длительный срок службы - до 10 лет
Приложения
- В качестве систем резервного питания для центров обработки данных и аналогичных приложений
- В установках возобновляемой энергии
- В системах распределения электроэнергии для стабилизации мощности
Система хранения на проточных батареях
Два резервуара содержат электролит в проточной аккумуляторной системе, а ионообменная мембрана разделяет их для облегчения реакции, которая накапливает энергию.
Во время зарядки ток окисляет химические соединения в одном контейнере и восстанавливает их в другом. Эти реакции преобразуют зарядный ток в накопленную химическую энергию.
Существуют различные технологии для проточных BESS в зависимости от химического состава электролита. Это может быть ионный раствор ванадия или цинк-бром. Батарея также может быть железо-хромовой.
Преимущества
- Длительный срок службы - около 20 лет (около 10 000 циклов зарядки)
- Безопаснее других типов BESS (используются невоспламеняющиеся и нетоксичные материалы)
- Относительно высокий уровень КПД (около 80%)
- Высокая емкость для хранения энергии
- Короткое время зарядки
- Высокая масштабируемость за счет увеличения количества электролита
Приложения
- Системы резервного или аварийного хранения
- Стабилизация электропитания сети
- Возобновляемые энергетические системы
- В электромобилях
Заключение
В современном мире, где возобновляемые источники энергии являются нормой, аккумуляторные батареи приобретают все большее значение. Сегодня вы можете выбирать из различных систем хранения на основе литий-ионных и свинцово-кислотных, сернисто-натриевых и проточных батарей. Как показано в этом руководстве, каждый из этих типов BESS имеет свои преимущества, и ваш выбор будет зависеть от потребностей вашего проекта.
Русский 
English 
Nederlands 
Deutsch 
Italiano 
Español