Elektrik enerjisini şəbəkədən kənarda necə saxlamaq olar?

Son 50 ildə qlobal elektrik enerjisi istehlakında davamlı artım müşahidə olunub və 2021-ci ildə təxminən 25.300 teravatt-saat enerji istehlakı gözlənilir. Sənaye 4.0-a keçidlə dünyada enerji tələbatı da artmaqdadır. Bu rəqəmlər hər il artır, sənaye və digər iqtisadi sektorların enerji tələbatını əhatə etmir. Bu sənaye dəyişikliyi və yüksək enerji istehlakı həddindən artıq istixana qazı tullantıları səbəbindən daha nəzərəçarpacaq iqlim dəyişikliyi təsirləri ilə birləşir. Hazırda əksər elektrik enerjisi istehsal edən stansiyalar və qurğular bu cür tələbləri ödəmək üçün qazıntı yanacaq mənbələrindən (neft və qaz) çox asılıdır. Bu iqlim problemləri ənənəvi metodlardan istifadə edərək əlavə enerji istehsalını qadağan edir. Beləliklə, bərpa olunan mənbələrdən davamlı və etibarlı enerji təchizatını təmin etmək üçün səmərəli və etibarlı enerji saxlama sistemlərinin inkişafı getdikcə daha vacib hala gəlir.

Enerji sektoru bərpa olunan enerjiyə və ya "yaşıl" həllərə keçməklə cavab verdi. Keçidə təkmilləşdirilmiş istehsal üsulları kömək etdi, məsələn, külək turbinlərinin daha səmərəli istehsalına gətirib çıxardı. Həmçinin, tədqiqatçılar fotovoltaik elementlərin səmərəliliyini artıra bildilər ki, bu da istifadə sahəsinə görə daha yaxşı enerji istehsalına gətirib çıxardı. 2021-ci ildə günəş fotovoltaik (PV) mənbələrindən elektrik enerjisi istehsalı əhəmiyyətli dərəcədə artaraq rekord həddə - 179 TVt/saata çatdı və 2020-ci illə müqayisədə 22% artım təşkil etdi. Günəş PV texnologiyası hazırda qlobal elektrik enerjisi istehsalının 3,6%-ni təşkil edir və hazırda su elektrik stansiyası və külək enerjisindən sonra üçüncü ən böyük bərpa olunan enerji mənbəyidir.

Lakin, bu irəliləyişlər bərpa olunan enerji sistemlərinin bəzi çatışmazlıqlarını, əsasən mövcudluğu həll etmir. Bu metodların əksəriyyəti kömür və neft elektrik stansiyaları kimi tələbata uyğun enerji istehsal etmir. Məsələn, günəş enerjisi çıxışı gün ərzində günəş şüalanması bucaqlarından və fotovoltaik panellərin yerləşməsindən asılı olaraq dəyişikliklərlə mövcuddur. Qış mövsümündə və çox buludlu günlərdə çıxışı əhəmiyyətli dərəcədə azaldığı halda, gecə heç bir enerji istehsal edə bilmir. Külək enerjisi də küləyin sürətindən asılı olaraq dəyişkənliklərdən əziyyət çəkir. Buna görə də, aşağı çıxış dövrlərində enerji təchizatını davam etdirmək üçün bu həllər enerji saxlama sistemləri ilə birləşdirilməlidir.

Enerji saxlama sistemləri nədir?

Enerji saxlama sistemləri enerjini sonrakı mərhələdə istifadə etmək üçün saxlaya bilər. Bəzi hallarda, saxlanılan enerji ilə təmin edilən enerji arasında bir növ enerji çevrilməsi olacaq. Ən çox yayılmış nümunə litium-ion batareyaları və ya qurğuşun-turşu batareyaları kimi elektrik batareyalarıdır. Onlar elektrodlar və elektrolit arasında kimyəvi reaksiyalar yolu ilə elektrik enerjisi təmin edirlər.

Batareyalar və ya BESS (batareya enerjisi saxlama sistemi) gündəlik həyatda istifadə edilən ən çox yayılmış enerji saxlama metodunu təmsil edir. Su anbarında saxlanılan suyun potensial enerjisini elektrik enerjisinə çevirən su elektrik stansiyaları kimi digər saxlama sistemləri də mövcuddur. Aşağı düşən su elektrik enerjisi istehsal edən turbinin volanını fırladacaq. Başqa bir nümunə sıxılmış qazdır, buraxıldıqda qaz turbinin güc istehsal edən volanını fırladacaq.

Batareyaları digər saxlama üsullarından fərqləndirən cəhət onların potensial fəaliyyət sahələridir. Kiçik cihazlardan və avtomobil enerji təchizatından tutmuş məişət tətbiqlərinə və böyük günəş enerjisi fermalarına qədər batareyalar istənilən şəbəkədən kənar saxlama tətbiqinə problemsiz şəkildə inteqrasiya edilə bilər. Digər tərəfdən, su elektrik stansiyası və sıxılmış hava üsulları saxlama üçün çox böyük və mürəkkəb infrastruktur tələb edir. Bu, çox yüksək xərclərə gətirib çıxarır ki, bunun da əsaslandırılması üçün çox böyük tətbiqlər tələb olunur.

Şəbəkədən kənar saxlama sistemləri üçün qutulardan istifadə edin.

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, şəbəkədən kənar saxlama sistemləri günəş və külək enerjisi kimi bərpa olunan enerji metodlarının istifadəsini və onlara etibarını asanlaşdıra bilər. Buna baxmayaraq, bu cür sistemlərdən böyük fayda əldə edə biləcək digər tətbiqlər də mövcuddur.

Şəhər elektrik şəbəkələri hər bir şəhərin tələb və təklifinə əsasən lazımi miqdarda enerji təmin etməyi hədəfləyir. Tələb olunan enerji gün ərzində dəyişə bilər. Şəbəkədən kənar saxlama sistemləri dalğalanmaları azaltmaq və pik tələbat hallarında daha çox sabitlik təmin etmək üçün istifadə edilmişdir. Başqa bir baxımdan, şəbəkədən kənar saxlama sistemləri əsas elektrik şəbəkəsində və ya planlaşdırılmış təmir dövrlərində gözlənilməz texniki nasazlığı kompensasiya etmək üçün çox faydalı ola bilər. Onlar alternativ enerji mənbələri axtarmadan enerji tələbatını ödəyə bilərlər. Misal üçün, 2023-cü ilin fevral ayının əvvəlində Texasda baş verən buz fırtınasını göstərmək olar ki, bu da təxminən 262 000 insanı elektriksiz qoymuş, çətin hava şəraiti səbəbindən təmir işləri isə təxirə salınmışdır.

Elektrikli nəqliyyat vasitələri başqa bir tətbiq sahəsidir. Tədqiqatçılar batareyaların ömrünü və güc sıxlığını artırmaq üçün batareya istehsalı və doldurma/boşalma strategiyalarını optimallaşdırmaq üçün çox səy göstəriblər. Litium-ion batareyaları bu kiçik inqilabın ön sıralarında olub və yeni elektrikli avtomobillərdə, eləcə də elektrik avtobuslarında geniş istifadə olunub. Bu halda daha yaxşı batareyalar daha böyük məsafə qət etməyə, eyni zamanda düzgün texnologiyalarla doldurma müddətini azaltmağa səbəb ola bilər.

Pilotsuz uçuş aparatları və mobil robotlar kimi digər texnoloji inkişaflar batareyanın inkişafından böyük fayda əldə etmişdir. Hərəkət strategiyaları və idarəetmə strategiyaları batareya tutumuna və təmin edilən gücə çox əsaslanır.

BESS nədir

BESS və ya batareya enerjisi saxlama sistemi enerjini saxlamaq üçün istifadə edilə bilən bir enerji saxlama sistemidir. Bu enerji əsas şəbəkədən və ya külək enerjisi və günəş enerjisi kimi bərpa olunan enerji mənbələrindən gələ bilər. O, müxtəlif konfiqurasiyalarda (seriya/paralel) düzülmüş və tələblərə əsasən ölçüləri olan birdən çox batareyadan ibarətdir. Onlar istifadə üçün DC enerjisini AC gücünə çevirmək üçün istifadə olunan invertora qoşulur. Abatareya idarəetmə sistemi (BMS)batareyanın vəziyyətini və doldurma/boşaltma əməliyyatını izləmək üçün istifadə olunur.

Digər enerji saxlama sistemləri ilə müqayisədə, onlar yerləşdirmək/qoşmaq üçün xüsusilə çevikdir və çox bahalı infrastruktur tələb etmir, lakin yenə də xeyli xərc tələb edir və istifadəyə əsasən daha müntəzəm texniki xidmət tələb edir.

BESS ölçüləri və istifadə vərdişləri

Batareya enerjisi saxlama sistemini quraşdırarkən nəzərə alınmalı vacib məqam ölçüdür. Neçə batareya lazımdır? Hansı konfiqurasiyada? Bəzi hallarda, batareyanın növü uzunmüddətli perspektivdə xərc qənaəti və səmərəlilik baxımından mühüm rol oynaya bilər.

Bu, hər bir hal üçün ayrıca edilir, çünki tətbiqlər kiçik ev təsərrüfatlarından tutmuş böyük sənaye müəssisələrinə qədər dəyişə bilər.

Kiçik ev təsərrüfatları, xüsusən də şəhər yerlərində ən çox yayılmış bərpa olunan enerji mənbəyi fotovoltaik panellərdən istifadə edən günəş enerjisidir. Mühəndis ümumiyyətlə ev təsərrüfatının orta enerji istehlakını nəzərə alacaq və müəyyən bir yer üçün il ərzində günəş şüalanmasını qiymətləndirəcək. Batareyaların sayı və onların şəbəkə konfiqurasiyası ilin ən aşağı günəş enerjisi təchizatı zamanı ev təsərrüfatının tələbatına uyğun olaraq seçilir və batareyalar tamamilə boşaldılmır. Bu, əsas şəbəkədən tam enerji asılılığına malik olmağın bir həll yolu olduğunu fərz edir.

Batareyaların nisbətən orta dərəcədə şarj vəziyyətində saxlanılması və ya tamamilə boşaldılmaması ilk baxışdan əksinə görünə bilər. Axı, əgər onu tam potensialından çıxara bilmiriksə, niyə saxlama sistemindən istifadə edək? Nəzəri olaraq bu mümkündür, amma investisiya gəlirini maksimum dərəcədə artıran strategiya olmaya bilər.

BESS-in əsas çatışmazlıqlarından biri batareyaların nisbətən yüksək qiymətidir. Buna görə də, batareyanın ömrünü maksimum dərəcədə artıran istifadə vərdişi və ya doldurma/boşaltma strategiyası seçmək vacibdir. Məsələn, qurğuşun-turşu batareyaları dönməz zədələnmədən 50%-dən aşağı tutumda boşaldıla bilməz. Litium-ion batareyaları daha yüksək enerji sıxlığına və uzun dövr ömrünə malikdir. Onlar həmçinin daha böyük diapazonlarda boşaldıla bilər, lakin bu, daha yüksək qiymətə başa gəlir. Müxtəlif kimyəvi maddələr arasında qiymət fərqi yüksəkdir, qurğuşun-turşu batareyaları eyni ölçülü litium-ion batareyasından yüzlərlə ilə minlərlə dollar arasında ucuz ola bilər. Buna görə qurğuşun-turşu batareyaları üçüncü dünya ölkələrində və yoxsul icmalarda günəş enerjisi tətbiqlərində ən çox istifadə olunur.

Batareyanın ömrü boyu keyfiyyətinin aşağı düşməsi onun performansına ciddi təsir göstərir, qəfil sıradan çıxma ilə nəticələnən sabit bir performansa malik deyil. Bunun əvəzinə, tutum və təchizat tədricən azala bilər. Təcrübədə, tutumu orijinal tutumunun 80%-nə çatdıqda batareyanın ömrü bitmiş hesab olunur. Başqa sözlə, tutumu 20% azaldıqda. Təcrübədə bu, daha az enerji təmin edilə biləcəyi deməkdir. Bu, tamamilə müstəqil sistemlərin istifadə müddətlərinə və elektrik avtomobilinin qət edə biləcəyi yürüş miqdarına təsir göstərə bilər.

Nəzərə alınmalı digər bir məqam təhlükəsizlikdir. İstehsal və texnologiyadakı irəliləyişlərlə son batareyalar ümumiyyətlə kimyəvi cəhətdən daha sabit olmuşdur. Lakin, parçalanma və sui-istifadə tarixçəsi səbəbindən elementlər istilik itkisinə məruz qala bilər ki, bu da fəlakətli nəticələrə səbəb ola bilər və bəzi hallarda istehlakçıların həyatını təhlükəyə ata bilər.

Buna görə şirkətlər batareya istifadəsini idarə etmək, eyni zamanda vaxtında texniki xidmət göstərmək və ağır nəticələrdən qaçınmaq üçün batareyanın sağlamlığını izləmək üçün daha yaxşı batareya monitorinq proqram təminatı (BMS) hazırlamışlar.

Nəticə

Şəbəkədən enerji saxlama sistemləri əsas şəbəkədən enerji müstəqilliyinə nail olmaq üçün əla fürsət yaradır, eyni zamanda dayanma və pik yük dövrlərində ehtiyat enerji mənbəyi təmin edir. Onların inkişafı daha yaşıl enerji mənbələrinə keçidi asanlaşdıracaq və beləliklə, enerji istehsalının iqlim dəyişikliyinə təsirini məhdudlaşdıracaq, eyni zamanda istehlakda davamlı artımla enerji tələbatını ödəyəcək.

Batareya enerjisi saxlama sistemləri ən çox istifadə edilən və müxtəlif gündəlik tətbiqlər üçün konfiqurasiya edilməsi ən asan sistemlərdir. Onların yüksək elastikliyi nisbətən yüksək qiymətlə qarşılanır və bu da müvafiq ömrü mümkün qədər uzatmaq üçün monitorinq strategiyalarının hazırlanmasına gətirib çıxarır. Hazırda sənaye və akademik dairələr batareyanın müxtəlif şəraitdə parçalanmasını araşdırmaq və anlamaq üçün çox səy göstərirlər.