ባለፉት 50 ዓመታት በዓለም አቀፍ ደረጃ የኤሌክትሪክ ፍጆታ ቀጣይነት ያለው ጭማሪ ታይቷል፣ በ2021 ዓ.ም ወደ 25,300 ቴራዋት-ሰዓት እንደሚደርስ ይገመታል። ወደ ኢንዱስትሪ 4.0 በሚደረገው ሽግግር፣ በዓለም ዙሪያ የኃይል ፍላጎት እየጨመረ ነው። እነዚህ ቁጥሮች በየዓመቱ እየጨመሩ ነው፣ የኢንዱስትሪ እና ሌሎች የኢኮኖሚ ዘርፎች የኃይል ፍላጎቶችን ሳይጨምር። ይህ የኢንዱስትሪ ለውጥ እና ከፍተኛ የኃይል ፍጆታ ከመጠን በላይ የግሪንሀውስ ጋዞች ልቀት ምክንያት ከሚታዩ የአየር ንብረት ለውጥ ውጤቶች ጋር የተቆራኙ ናቸው። በአሁኑ ጊዜ አብዛኛዎቹ የኃይል ማመንጫ ፋብሪካዎች እና ተቋማት እንደዚህ ያሉትን ፍላጎቶች ለማሟላት በቅሪተ አካል ነዳጅ ምንጮች (ዘይት እና ጋዝ) ላይ በእጅጉ ይተማመናሉ። እነዚህ የአየር ንብረት ስጋቶች ባህላዊ ዘዴዎችን በመጠቀም ተጨማሪ የኃይል ማመንጨትን ይከለክላሉ። ስለዚህ፣ ቀልጣፋ እና አስተማማኝ የኃይል ማከማቻ ስርዓቶችን ማዘጋጀት ከታዳሽ ምንጮች ቀጣይነት ያለው እና አስተማማኝ የኃይል አቅርቦትን ለማረጋገጥ በጣም አስፈላጊ እየሆነ መጥቷል።
የኢነርጂ ዘርፉ ወደ ታዳሽ ኃይል ወይም “አረንጓዴ” መፍትሄዎች በመቀየር ምላሽ ሰጥቷል። ሽግግሩ በተሻሻሉ የማኑፋክቸሪንግ ቴክኒኮች እገዛ አድርጓል፣ ለምሳሌ የንፋስ ተርባይን ምላጭዎችን የበለጠ ቀልጣፋ ወደ ማምረት አመራ። እንዲሁም ተመራማሪዎች የፎቶቮልታይክ ሴሎችን ቅልጥፍና ማሻሻል ችለዋል፣ ይህም በአንድ የአጠቃቀም ቦታ የተሻለ የኃይል ማመንጫ እንዲኖር አድርጓል። በ2021 ከፀሐይ ፎቶቮልታይክ (PV) ምንጮች የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጨት በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል፣ ሪከርድ 179 TWh ላይ ደርሷል እና ከ2020 ጋር ሲነጻጸር 22% እድገት አሳይቷል። የፀሐይ PV ቴክኖሎጂ አሁን 3.6% የዓለም የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫን የሚሸፍን ሲሆን በአሁኑ ጊዜ ከሃይድሮ ኤሌክትሪክ እና ከነፋስ በኋላ ሶስተኛው ትልቁ የታዳሽ የኃይል ምንጭ ነው።
ይሁን እንጂ፣ እነዚህ ግኝቶች የታዳሽ የኃይል ስርዓቶችን አንዳንድ ጉዳቶች አይፈቱም፣ በተለይም ተደራሽነት። አብዛኛዎቹ እነዚህ ዘዴዎች እንደ የድንጋይ ከሰል እና የዘይት ኃይል ማመንጫዎች በፍላጎት ላይ ምንም ኃይል አያመነጩም። ለምሳሌ የፀሐይ ኃይል ውጤቶች ቀኑን ሙሉ በፀሐይ ጨረር ማዕዘኖች እና በ PV ፓነል አቀማመጥ ላይ በመመስረት ይለያያሉ። በክረምት ወቅት እና በጣም ደመናማ በሆኑ ቀናት ውስጥ ውጤቱ በከፍተኛ ሁኔታ እየቀነሰ ሲሄድ በሌሊት ምንም ኃይል ማመንጨት አይችልም። የንፋስ ኃይልም በነፋስ ፍጥነት ላይ በመመስረት ከሚለዋወጡ ለውጦች ይሠቃያል። ስለዚህ፣ እነዚህ መፍትሄዎች በዝቅተኛ የውጤት ጊዜዎች የኃይል አቅርቦትን ለማቆየት ከኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ጋር መጣጣም አለባቸው።
የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ምንድናቸው?
የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች በኋላ ላይ ጥቅም ላይ እንዲውል ኃይልን ማከማቸት ይችላሉ። በአንዳንድ ሁኔታዎች፣ በተከማቸ ኃይል እና በተሰጠው ኃይል መካከል የኃይል ልወጣ አይነት ይኖራል። በጣም የተለመደው ምሳሌ እንደ ሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ወይም የእርሳስ-አሲድ ባትሪዎች ያሉ የኤሌክትሪክ ባትሪዎች ናቸው። በኤሌክትሮዶች እና በኤሌክትሮላይት መካከል ባለው የኬሚካላዊ ግብረመልስ አማካኝነት የኤሌክትሪክ ኃይል ይሰጣሉ።
ባትሪዎች ወይም ቢኤስ (የባትሪ ኃይል ማከማቻ ስርዓት) በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለውን በጣም የተለመደውን የኃይል ማከማቻ ዘዴ ይወክላሉ። እንደ የውሃ ኃይል ማመንጫዎች ያሉ ሌሎች የማከማቻ ስርዓቶች አሉ፤ እነዚህም በግድብ ውስጥ የተከማቸውን የውሃ አቅም ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ይለውጣሉ። የሚወድቀው ውሃ የኤሌክትሪክ ኃይል የሚያመነጨውን ተርባይን የዝንብ መንኮራኩር ይለውጠዋል። ሌላው ምሳሌ የተጨመቀ ጋዝ ሲሆን ጋዙ ሲለቀቅ የተርባይኑን የማመንጨት ኃይል መንኮራኩር ይለውጠዋል።
ባትሪዎችን ከሌሎች የማከማቻ ዘዴዎች የሚለያቸው እምቅ የሥራ ቦታዎቻቸው ናቸው። ከትናንሽ መሳሪያዎችና ከመኪና የኃይል አቅርቦት እስከ የቤት ውስጥ አፕሊኬሽኖችና ትላልቅ የፀሐይ ኃይል እርሻዎች ድረስ ባትሪዎች ከማንኛውም የግሪድ ውጪ ማከማቻ አፕሊኬሽኖች ጋር ያለምንም እንከን ሊዋሃዱ ይችላሉ። በሌላ በኩል የሃይድሮ ኤሌክትሪክ ኃይልና የተጨመቁ የአየር ዘዴዎች ለማከማቻ በጣም ትልቅና ውስብስብ መሠረተ ልማቶችን ይፈልጋሉ። ይህ ደግሞ ትክክለኛ እንዲሆን በጣም ትልቅ አፕሊኬሽኖችን የሚጠይቁ በጣም ከፍተኛ ወጪዎችን ያስከትላል።
ከግሪድ ውጪ ለሆኑ የማከማቻ ስርዓቶች መያዣዎችን ይጠቀሙ።
ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው፣ ከግሪድ ውጪ ያሉ የማከማቻ ስርዓቶች እንደ የፀሐይ እና የንፋስ ኃይል ባሉ ታዳሽ የኃይል ዘዴዎች ላይ አጠቃቀምን እና ጥገኛነትን ሊያመቻቹ ይችላሉ። ያም ሆኖ፣ ከእንደዚህ አይነት ስርዓቶች በእጅጉ ሊጠቀሙ የሚችሉ ሌሎች አፕሊኬሽኖች አሉ።
የከተማው የኃይል ግሪዶች የእያንዳንዱን ከተማ አቅርቦትና ፍላጎት መሰረት በማድረግ ትክክለኛውን የኃይል መጠን ለማቅረብ ያለሙ ናቸው። የሚፈለገው ኃይል ቀኑን ሙሉ ሊለዋወጥ ይችላል። ከግሪድ ውጭ ያሉ የማከማቻ ስርዓቶች ከፍተኛ ፍላጎት በሚኖርበት ጊዜ መዋዠቆችን ለመቀነስ እና የበለጠ መረጋጋትን ለማቅረብ ጥቅም ላይ ውለዋል። ከተለየ እይታ አንጻር፣ ከግሪድ ውጭ ያሉ የማከማቻ ስርዓቶች በዋናው የኃይል ግሪድ ውስጥ ወይም በተያዘለት የጥገና ጊዜ ውስጥ ለሚከሰት ማንኛውም ያልተጠበቀ የቴክኒክ ችግር ለማካካስ በጣም ጠቃሚ ሊሆኑ ይችላሉ። አማራጭ የኃይል ምንጮችን መፈለግ ሳያስፈልጋቸው የኃይል መስፈርቶችን ማሟላት ይችላሉ። ለምሳሌ በየካቲት 2023 መጀመሪያ ላይ በግምት 262,000 ሰዎችን ያለ ኃይል የቀረውን የቴክሳስ የበረዶ አውሎ ነፋስ መጥቀስ ይቻላል፣ በአስቸጋሪ የአየር ሁኔታ ምክንያት ጥገናው ዘግይቷል።
የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ሌላ አተገባበር ናቸው። ተመራማሪዎች የባትሪዎችን ዕድሜ እና የኃይል ጥግግት ለመለካት የባትሪ ማምረቻ እና የኃይል መሙያ/የማውጣት ስልቶችን ለማሻሻል ብዙ ጥረት አድርገዋል። የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በዚህ አነስተኛ አብዮት ግንባር ቀደም ሆነው በአዳዲስ የኤሌክትሪክ መኪኖች እንዲሁም በኤሌክትሪክ አውቶቡሶች ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ ውለዋል። በዚህ ሁኔታ የተሻሉ ባትሪዎች ትልቅ ርቀት ሊያስከትሉ ይችላሉ ነገር ግን በትክክለኛው ቴክኖሎጂ የኃይል መሙያ ጊዜን ሊቀንሱ ይችላሉ።
እንደ UAVs እና የሞባይል ሮቦቶች ያሉ ሌሎች የቴክኖሎጂ እድገቶች ከባትሪ ልማት በእጅጉ ተጠቃሚ ሆነዋል። የእንቅስቃሴ ስልቶች እና የቁጥጥር ስልቶች በባትሪ አቅም እና በተሰጠው ኃይል ላይ በእጅጉ ይመረኮዛሉ።
ቤስ ምንድን ነው?
ቤስ ወይም የባትሪ ኃይል ማከማቻ ስርዓት ኃይልን ለማከማቸት የሚያገለግል የኃይል ማከማቻ ስርዓት ነው። ይህ ኃይል ከዋናው ፍርግርግ ወይም እንደ ነፋስ ኃይል እና የፀሐይ ኃይል ካሉ ታዳሽ የኃይል ምንጮች ሊመጣ ይችላል። በተለያዩ ውቅሮች (ተከታታይ/ትይዩ) የተደረደሩ እና እንደ መስፈርቶቹ መጠን ያላቸው በርካታ ባትሪዎችን ያቀፈ ነው። የዲሲ ኃይልን ወደ ኤሲ ኃይል ለመቀየር ከሚያገለግል ኢንቨርተር ጋር የተገናኙ ናቸው። ሀ.የባትሪ አስተዳደር ስርዓት (ቢኤምኤስ)የባትሪውን ሁኔታ እና የኃይል መሙያ/የማውጣት ስራን ለመከታተል ይጠቅማል።
ከሌሎች የኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ጋር ሲነፃፀሩ፣ ለማስቀመጥ/ለማገናኘት በተለይ ተለዋዋጭ ናቸው እና ከፍተኛ ወጪ የሚጠይቅ መሠረተ ልማት አያስፈልጋቸውም፣ ነገር ግን አሁንም ከፍተኛ ወጪ የሚጠይቁ እና በአጠቃቀሙ ላይ ተመስርተው የበለጠ መደበኛ ጥገና ያስፈልጋቸዋል።
የቢኤስኤስ መጠን እና የአጠቃቀም ልምዶች
የባትሪ ኃይል ማከማቻ ስርዓት ሲጭኑ ሊታሰብበት የሚገባ ወሳኝ ነጥብ መጠን ነው። ስንት ባትሪዎች ያስፈልጋሉ? በምን አይነት ውቅር? በአንዳንድ ሁኔታዎች የባትሪው አይነት በረጅም ጊዜ ወጪ ቆጣቢነት እና ቅልጥፍና ረገድ ወሳኝ ሚና ሊጫወት ይችላል።
ይህ የሚደረገው ከአነስተኛ ቤተሰቦች እስከ ትላልቅ የኢንዱስትሪ ፋብሪካዎች ድረስ አፕሊኬሽኖች ስለሚኖሩ፣ በእያንዳንዱ ጉዳይ ላይ በመመስረት ነው።
በተለይ በከተማ አካባቢዎች ለአነስተኛ ቤተሰቦች በጣም የተለመደው የታዳሽ የኃይል ምንጭ የፀሐይ ኃይል ሲሆን የፎቶቮልታይክ ፓነሎችን ይጠቀማል። መሐንዲሱ በአጠቃላይ የቤቱን አማካይ የኃይል ፍጆታ ግምት ውስጥ ያስገባል እና ለተወሰነ ቦታ በዓመቱ ውስጥ የፀሐይ ጨረርን ይገመግማል። የባትሪዎቹ ብዛት እና የፍርግርግ ውቅር የተመረጠው ባትሪዎቹን ሙሉ በሙሉ ሳያሟጥጥ በዓመቱ ዝቅተኛው የፀሐይ ኃይል አቅርቦት ወቅት የቤተሰብን ፍላጎት ለማዛመድ ነው። ይህ ከዋናው ፍርግርግ ሙሉ በሙሉ የኃይል ነፃነት ለማግኘት መፍትሄ እንደሆነ ይገምታል።
በአንጻራዊ ሁኔታ መካከለኛ የኃይል መሙያ ሁኔታን መጠበቅ ወይም ባትሪዎቹን ሙሉ በሙሉ አለማስወጣት መጀመሪያ ላይ ሊታወቅ የሚችል ነገር ነው። ከሁሉም በላይ፣ ሙሉ አቅም ማውጣት ካልቻልን የማከማቻ ስርዓትን ለምን እንጠቀማለን? በንድፈ ሀሳብ ይህ ይቻላል፣ ነገር ግን የኢንቨስትመንት ትርፍን ከፍ የሚያደርገው ስትራቴጂ ላይሆን ይችላል።
የቢኤስኤስ ዋና ዋና ጉዳቶች አንዱ በአንጻራዊነት ከፍተኛ የባትሪዎች ዋጋ ነው። ስለዚህ የባትሪውን ዕድሜ ከፍ የሚያደርግ የአጠቃቀም ልማድ ወይም የኃይል መሙያ/የማውጣት ስትራቴጂ መምረጥ አስፈላጊ ነው። ለምሳሌ፣ የእርሳስ አሲድ ባትሪዎች የማይቀለበስ ጉዳት ሳይደርስባቸው ከ50% አቅም በታች ሊወጡ አይችሉም። የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ከፍተኛ የኃይል ጥግግት፣ ረጅም ዑደት ዕድሜ አላቸው። እንዲሁም በትላልቅ ክልሎች ሊወጡ ይችላሉ፣ ነገር ግን ይህ የሚመጣው በዋጋ ጭማሪ ነው። በተለያዩ ኬሚስትሪ ዓይነቶች መካከል ከፍተኛ የወጪ ልዩነት አለ፣ የእርሳስ አሲድ ባትሪዎች ከተመሳሳይ መጠን ካለው የሊቲየም-አዮን ባትሪ በመቶዎች እስከ ሺዎች የሚቆጠር ዶላር ርካሽ ሊሆኑ ይችላሉ። ለዚህም ነው የእርሳስ አሲድ ባትሪዎች በሶስተኛ ዓለም አገሮች እና በድሃ ማህበረሰቦች ውስጥ በሶላር አፕሊኬሽኖች ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉት።
የባትሪው አፈፃፀም በህይወቱ ዘመን በመበላሸቱ በእጅጉ ይጎዳል፣ ድንገተኛ ውድቀት የሚያበቃ ቋሚ አፈጻጸም የለውም። በምትኩ፣ አቅሙ እና የተሰጠው ኃይል ቀስ በቀስ ሊደበዝዝ ይችላል። በተግባር፣ የባትሪ ዕድሜ ልክ አቅሙ ከመጀመሪያው አቅሙ 80% ሲደርስ እንደጨረሰ ይቆጠራል። በሌላ አነጋገር፣ 20% የአቅም መጥፋት ሲያጋጥመው። በተግባር፣ ይህ ማለት ዝቅተኛ የኃይል መጠን ሊሰጥ ይችላል ማለት ነው። ይህ ሙሉ በሙሉ ገለልተኛ በሆኑ ስርዓቶች ላይ የአጠቃቀም ጊዜዎችን እና አንድ ኤሌክትሪክ ሊሸፍነው የሚችለውን የማይል መጠን ሊነካ ይችላል።
ሌላው ሊታሰብበት የሚገባ ነጥብ ደህንነት ነው። በማኑፋክቸሪንግ እና በቴክኖሎጂ እድገት፣ የቅርብ ጊዜ ባትሪዎች በአጠቃላይ በኬሚካላዊ መልኩ የበለጠ የተረጋጋ ሆነዋል። ነገር ግን በመበስበስ እና በአላግባብ መጠቀም ታሪክ ምክንያት፣ ሴሎች ወደ ሙቀት መጥፋት ሊገቡ ይችላሉ፣ ይህም ወደ አስከፊ ውጤቶች ሊያመራ እና በአንዳንድ ሁኔታዎች የሸማቾችን ሕይወት አደጋ ላይ ሊጥል ይችላል።
ለዚህም ነው ኩባንያዎች የባትሪ አጠቃቀምን ለመቆጣጠር እንዲሁም የጤና ሁኔታን ለመቆጣጠር የተሻለ የባትሪ ክትትል ሶፍትዌር (BMS) ያዳበሩት፤ ይህም ወቅታዊ ጥገና ለማቅረብ እና አስከፊ መዘዞችን ለማስወገድ ነው።
መደምደሚያ
የግሪድ-ኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶች ከዋናው ግሪድ የኃይል ነፃነትን ለማግኘት ትልቅ እድል ይሰጣሉ፣ ነገር ግን በማቆሚያ ጊዜዎች እና ከፍተኛ ጭነት ጊዜዎች የመጠባበቂያ የኃይል ምንጭ ይሰጣሉ። እዚያ ያለው ልማት ወደ አረንጓዴ የኃይል ምንጮች የሚደረገውን ሽግግር ያመቻቻል፣ በዚህም የኃይል ማመንጨት በአየር ንብረት ለውጥ ላይ ያለውን ተጽእኖ በመገደብ የኃይል ፍላጎቶችን ያለማቋረጥ በፍጆታ ዕድገት ያሟላል።
የባትሪ ኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ለተለያዩ የዕለት ተዕለት አፕሊኬሽኖች በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉ እና ለማዋቀር በጣም ቀላሉ ናቸው። ከፍተኛ ተለዋዋጭነታቸው በአንጻራዊነት ከፍተኛ ወጪን የሚቋቋም ሲሆን ይህም በተቻለ መጠን የየራሳቸውን ዕድሜ ለማራዘም የክትትል ስልቶችን ለማዘጋጀት ይረዳል። በአሁኑ ጊዜ ኢንዱስትሪ እና የትምህርት ተቋማት የባትሪ መበላሸትን ለመመርመር እና ለመረዳት ብዙ ጥረት እያደረጉ ነው።
ተዛማጅ ጽሑፍ፡
ብጁ የኃይል መፍትሄዎች - ለኃይል ተደራሽነት አብዮታዊ አቀራረቦች
የታዳሽ ኃይልን ከፍ ማድረግ፡ የባትሪ ኃይል ማከማቻ ሚና
ታዳሽ የጭነት መኪና ኤሌክትሪካል ኤፒዩ (ረዳት የኃይል ክፍል) መደበኛ የጭነት መኪና ኤፒዩዎችን እንዴት ይፈታተነዋል?
በባህር ኃይል ማከማቻ ስርዓቶች ውስጥ በባትሪ ቴክኖሎጂ ውስጥ ያሉ እድገቶች
