Хранение энергии жизненно важно для современной жизни, поскольку многие предприятия зависят от аккумуляторов для электроинструментов, освещения и оборудования на рабочих местах. Когда береговое питание недоступно, аккумуляторная батарея обеспечивает бесперебойную работу в промышленных и коммерческих проектах. Давайте рассмотрим, как это работает.
Что такое энергия & Как он хранится?
Энергия – это способность совершать работу и существует в двух основных формах: кинетической и потенциальной энергии.
Например, катящийся камень обладает кинетической энергией от своего движения, а камень на краю холма обладает потенциальной энергией благодаря своей способности катиться.
Электрическая энергия считается кинетической, поскольку она всегда находится в движении, но может быть преобразована в другие запасенные формы энергии.
Точно так же вода за плотиной представляет собой накопленную потенциальную гравитационную энергию.
Можете ли вы хранить электрическую энергию?
Нет, вы не можете хранить электроэнергию напрямую, но ее можно преобразовать в сохраняемую форму. Эту энергию позже можно преобразовать обратно в электричество. Способы хранения электрической энергии включают маховики (механические), надземную воду или грузы (гравитационные), сжатый воздух (потенциальные), конденсаторы (электрический заряд) и наиболее распространенные: батареи (химические).
Что такое батарея?
Аккумулятор – это накопительное устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую. Он содержит одну или несколько электрохимических ячеек, в которых химические реакции создают поток электронов, обеспечивающий электрический ток, необходимый для выполнения работы.
Батареи функционируют как электронные насосы, имеющие положительную сторону (катод), отрицательную сторону (анод) и электролит который вступает с ними в химическую реакцию.
Хотя этот процесс является общим для всех батарей, разные типы сохраняют энергию уникальными способами.
Распространенные типы батарей & Как они хранят энергию
Для промышленного и коммерческого использования существует два основных типа аккумуляторных аккумуляторов для хранения энергии, которые различаются по производительности.
Свинцовые батареи
Свинцово-кислотные аккумуляторы, которым более 170 лет, являются одним из старейших типов аккумуляторных батарей.
Каждая 12-вольтовая батарея состоит из шести ячеек со смесью серной кислоты и воды, имеющих положительную клемму (катод) и отрицательную клемму (анод).
При разряде серная кислота распадается на воду, высвобождая электроны для выработки электроэнергии. Химическая реакция на отрицательной пластине: Pb(s) + HSO−4(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e-.
Во время перезарядки энергия восстанавливает молекулы кислоты для дальнейшего использования.
Несмотря на надежность и широкое использование, свинцово-кислотные аккумуляторы имеют ограничения; Повторные циклы разрядки-перезарядки могут сократить срок их службы из-за деградации активного материала.
Литий-ионные аккумуляторы
Ранее мы говорили о катоды и аноды в батареях. Они могут хранить ионы лития, а энергия сохраняется и высвобождается по мере движения ионов от катода к аноду через электролит.
В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых используется одна и та же химическая реакция, литий-ионные аккумуляторы имеют разный химический состав. 6 лучших типов включают оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-марганца (LMO), оксид лития-никеля-марганца-кобальта (NMC), оксид лития-никеля-кобальта-алюминия (NCA), титанат лития (LTO) и фосфат железа-лития (LFP).
Литиевые батареи более энергоемкие, меньше, легче, заряжаются быстрее и имеют более длительный срок службы по сравнению со свинцово-кислотными батареями.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы В частности, они известны своим длительным сроком службы и термостойкостью, что делает их более безопасными и долговечными.
Преимущества аккумуляторного хранения энергии
Преимущества гибкой чистой энергетической сети
Развертывание систем хранения энергии ускоряется благодаря их способности повышать гибкость сети, предоставлять множество услуг и применяться в различных приложениях.
Системы хранения могут быть интегрированы в электросеть. – от сетей электропередачи до жилых домов.
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, имеют переменную мощность; таким образом, технологии хранения могут стабилизировать электроснабжение, сопоставляя выработку со спросом.
Заряжая энергию в периоды избыточного производства и разряжая ее во время пиковой нагрузки, накопители энергии максимизируют использование возобновляемых источников энергии и минимизируют отходы. Бытовые аккумуляторные системы помогают коммунальным предприятиям удовлетворять потребности клиентов с помощью регулируемых источников питания.
Хранение также помогает реагировать на внезапные изменения потребностей в электроэнергии, обеспечивая стабильность сети быстрее, чем традиционные электростанции. Это особенно важно для сельских районов или изолированных микросетей, которые полагаются на местные энергетические решения во избежание отключений электроэнергии.
Общественные преимущества
Хранение энергии может улучшить доступ и предоставить преимущества сообществам с низкими доходами, непропорционально пострадавшим от загрязнения и изменения климата. Он может заменить пиковые электростанции, работающие на ископаемом топливе. – часто расположены в уязвимых районах, что усугубляет проблемы с качеством воздуха в периоды повышенного спроса, например, во время аномальной жары.
Поскольку аккумуляторные батареи дешевле газовых турбин, переход от пиковых электростанций ускорится.
Кроме того, накопление энергии помогает клиентам избежать пиковых цен, нивелируя скачки спроса, аналогичные скачкам стоимости совместных поездок во время праздников. Это повышает устойчивость сообщества, удовлетворяя пиковые потребности, не перегружая энергосистему и не вызывая скачков цен в экстремальные погодные условия.
Интегрируя энергию, вырабатываемую из возобновляемых источников, в локальные микросети или центры устойчивости, сообщества получают резервное энергоснабжение во время стихийных бедствий, одновременно сокращая выбросы парниковых газов и зависимость от загрязняющего ископаемого топлива.
Заключение
Многие люди впервые используют аккумуляторы в автодомах или на лодках, где надежное и безопасное хранение энергии имеет важное значение для комфорта. Батареи хранят энергию для преобразования в электричество, улучшая нашу жизнь и обеспечивая свободу. Эта власть является синонимом самой свободы.
