Conas leictreachas a stóráil lasmuigh den ghreille?

Le 50 bliain anuas, tá méadú leanúnach tagtha ar thomhaltas leictreachais domhanda, agus meastar go mbeidh thart ar 25,300 teireavatuaire in úsáid sa bhliain 2021. Leis an aistriú i dtreo thionscal 4.0, tá méadú tagtha ar éilimh fuinnimh ar fud an domhain. Tá na huimhreacha seo ag méadú gach bliain, gan riachtanais chumhachta earnálacha tionsclaíocha agus eacnamaíocha eile a áireamh. Tá an t-aistriú tionsclaíoch seo agus an tomhaltas ardchumhachta in éineacht le héifeachtaí níos inláimhsithe ar an athrú aeráide mar gheall ar astaíochtaí iomarcacha gás ceaptha teasa. Faoi láthair, tá an chuid is mó de na gléasraí agus na saoráidí giniúna cumhachta ag brath go mór ar fhoinsí breosla iontaise (ola agus gás) chun freastal ar na héilimh sin. Toirmisceann na hábhair imní aeráide seo giniúint bhreise fuinnimh ag baint úsáide as modhanna traidisiúnta. Dá bhrí sin, tá forbairt córas stórála fuinnimh éifeachtúla agus iontaofa ag éirí níos tábhachtaí chun soláthar leanúnach agus iontaofa fuinnimh ó fhoinsí in-athnuaite a chinntiú.

Tá an earnáil fuinnimh tar éis freagairt trí aistriú i dtreo fuinnimh in-athnuaite nó réitigh “glasa”. Tá feabhas ar theicnící déantúsaíochta curtha leis an aistriú, rud a fhágann, mar shampla, go bhfuil lanna tuirbín gaoithe níos éifeachtaí á ndéanamh. Chomh maith leis sin, tá taighdeoirí in ann éifeachtúlacht cealla fótavoltacha a fheabhsú, rud a fhágann go bhfuil giniúint fuinnimh níos fearr in aghaidh an limistéir úsáide. In 2021, mhéadaigh giniúint leictreachais ó fhoinsí fótavoltacha gréine (PV) go suntasach, ag baint amach taifead de 179 TWh agus ag léiriú fás 22% i gcomparáid le 2020. Is ionann teicneolaíocht gréine PV agus 3.6% de ghiniúint leictreachais dhomhanda anois agus is í an tríú foinse fuinnimh in-athnuaite is mó í faoi láthair i ndiaidh hidreachumhacht agus gaoithe.

Mar sin féin, ní réitíonn na dul chun cinn seo cuid de na míbhuntáistí a bhaineann le córais fuinnimh in-athnuaite, go háirithe infhaighteacht. Ní tháirgeann formhór na modhanna seo fuinneamh ar éileamh mar a dhéanann gléasraí cumhachta guail agus ola. Mar shampla, bíonn aschur fuinnimh gréine ar fáil i rith an lae le héagsúlachtaí ag brath ar uillinneacha radaíochta na gréine agus suíomh painéal PV. Ní féidir leis aon fhuinneamh a tháirgeadh i rith na hoíche agus laghdaítear a aschur go suntasach i rith shéasúr an gheimhridh agus ar laethanta an-scamallacha. Bíonn luaineachtaí ag baint le cumhacht na gaoithe freisin ag brath ar luas na gaoithe. Dá bhrí sin, ní mór na réitigh seo a chomhcheangal le córais stórála fuinnimh chun soláthar fuinnimh a choinneáil le linn tréimhsí íseal-aschuir.

Cad iad córais stórála fuinnimh?

Is féidir le córais stórála fuinnimh fuinneamh a stóráil le húsáid níos déanaí. I gcásanna áirithe, beidh cineál comhshó fuinnimh idir fuinneamh stóráilte agus fuinneamh a sholáthraítear. Is iad na cadhnraí leictreacha amhail cadhnraí litiam-ian nó cadhnraí luaidhe-aigéid an sampla is coitianta. Soláthraíonn siad fuinneamh leictreach trí imoibrithe ceimiceacha idir na leictreoidí agus an leictrilít.

Is ionann cadhnraí, nó BESS (córas stórála fuinnimh ceallraí), agus an modh stórála fuinnimh is coitianta a úsáidtear in iarratais sa saol laethúil. Tá córais stórála eile ann amhail gléasraí hidreachumhachta a thiontaíonn fuinneamh poitéinsiúil uisce atá stóráilte i ndamba ina fhuinneamh leictreach. Casfaidh an t-uisce a thiteann anuas roth eitilte tuirbín a tháirgeann fuinneamh leictreach. Sampla eile is ea gás comhbhrúite, nuair a scaoiltear an gás casfaidh sé roth an tuirbín ag táirgeadh cumhachta.

Is iad na réimsí oibríochta féideartha a dhéanann cadhnraí a scaradh ó na modhanna stórála eile. Ó fheistí beaga agus soláthar cumhachta gluaisteán go dtí feidhmchláir tí agus feirmeacha gréine móra, is féidir cadhnraí a chomhtháthú go gan uaim le haon fheidhmchlár stórála lasmuigh den ghreille. Ar an láimh eile, éilíonn modhanna hidrileictreacha agus aeir chomhbhrúite bonneagair an-mhóra agus casta le haghaidh stórála. Mar thoradh air sin, bíonn costais an-ard ann a éilíonn feidhmchláir an-mhóra chun go mbeidh údar maith leis.

Cásanna úsáide le haghaidh córais stórála lasmuigh den ghreille.

Mar a luadh cheana, is féidir le córais stórála lasmuigh den ghreille úsáid agus spleáchas ar mhodhanna fuinnimh in-athnuaite amhail cumhacht na gréine agus na gaoithe a éascú. Mar sin féin, tá feidhmeanna eile ann a bhféadfadh leas mór a bhaint as córais den sórt sin.

Tá sé mar aidhm ag eangacha cumhachta cathrach an méid ceart cumhachta a sholáthar bunaithe ar sholáthar agus éileamh gach cathrach. Is féidir leis an gcumhacht atá ag teastáil luainiú i rith an lae. Baineadh úsáid as córais stórála lasmuigh den ghreille chun luaineachtaí a mhaolú agus chun níos mó cobhsaíochta a sholáthar i gcásanna buaicéilimh. Ó pheirspictíocht dhifriúil, is féidir le córais stórála lasmuigh den ghreille a bheith an-tairbheach chun cúiteamh a dhéanamh as aon locht teicniúil gan choinne sa phríomhghreille cumhachta nó le linn tréimhsí cothabhála sceidealaithe. Is féidir leo freastal ar riachtanais chumhachta gan foinsí fuinnimh malartacha a chuardach. Is féidir stoirm oighir Texas go luath i mí Feabhra 2023 a lua, mar shampla, a d’fhág thart ar 262,000 duine gan chumhacht, agus cuireadh moill ar dheisiúcháin mar gheall ar na dálaí deacra aimsire.

Is feidhmchlár eile iad feithiclí leictreacha. Tá go leor iarrachta déanta ag taighdeoirí chun monarú ceallraí agus straitéisí luchtaithe/díluchtaithe a bharrfheabhsú d’fhonn saolré agus dlús cumhachta ceallraí a fhadú. Tá ceallraí litiam-ian chun tosaigh sa réabhlóid bheag seo agus úsáideadh go forleathan iad i ngluaisteáin leictreacha nua ach i mbusanna leictreacha freisin. Is féidir le ceallraí níos fearr sa chás seo míleáiste níos mó a thabhairt ach amanna luchtaithe a laghdú freisin leis na teicneolaíochtaí cearta.

Tá dul chun cinn teicneolaíochta eile cosúil le UAVanna agus róbait shoghluaiste tar éis leas mór a bhaint as forbairt ceallraí. Braitheann a straitéisí gluaiseachta agus rialaithe go mór ar chumas agus ar chumhacht na ceallraí a sholáthraítear.

Cad is BESS ann

Is córas stórála fuinnimh é BESS nó córas stórála fuinnimh ceallraí ar féidir é a úsáid chun fuinneamh a stóráil. Is féidir an fuinneamh seo a theacht ón bpríomhghreille nó ó fhoinsí fuinnimh in-athnuaite amhail fuinneamh gaoithe agus fuinneamh gréine. Tá sé comhdhéanta de cheallraí iolracha atá socraithe i gcumraíochtaí éagsúla (sraith/comhthreomhar) agus méidithe bunaithe ar na riachtanais. Tá siad ceangailte le hinbhéirtóir a úsáidtear chun an chumhacht DC a thiontú go cumhacht AC lena húsáid.córas bainistíochta ceallraí (BMS)Úsáidtear é chun monatóireacht a dhéanamh ar riocht na ceallraí agus ar an oibríocht luchtaithe/díluchtaithe.

I gcomparáid le córais stórála fuinnimh eile, tá siad thar a bheith solúbtha le cur/ceangail agus ní gá bonneagar an-daor a bheith acu, ach tagann siad fós ar chostas suntasach agus teastaíonn cothabháil níos rialta uathu bunaithe ar an úsáid.

Méideanna agus nósanna úsáide BESS

Pointe ríthábhachtach le tabhairt faoi agus córas stórála fuinnimh ceallraí á shuiteáil ná an méid. Cé mhéad ceallraí atá ag teastáil? Cén chumraíocht atá iontu? I gcásanna áirithe, is féidir leis an gcineál ceallraí ról ríthábhachtach a imirt san fhadtréimhse i dtéarmaí coigilteas costais agus éifeachtúlachta.

Déantar é seo ar bhonn cás ar chás toisc gur féidir le hiarratais a bheith idir theaghlaigh bheaga agus gléasraí tionsclaíocha móra.

Is é an fhoinse fuinnimh in-athnuaite is coitianta do theaghlaigh bheaga, go háirithe i gceantair uirbeacha, ná fuinneamh gréine ag baint úsáide as painéil fhótavoltacha. Go ginearálta, chuirfeadh an t-innealtóir meán-thomhaltas cumhachta an teaghlaigh san áireamh agus dhéanfadh sé measúnú ar radaíocht na gréine i rith na bliana don suíomh ar leith. Roghnaítear líon na gcadhnraí agus a gcumraíocht eangaí chun freastal ar éilimh an teaghlaigh le linn an tsoláthair chumhachta gréine is ísle den bhliain gan na ceallraí a dhraenáil go hiomlán. Glactar leis seo go bhfuil réiteach ann a mbeidh neamhspleáchas iomlán cumhachta aige ón bpríomhghreille.

Is rud é a d’fhéadfadh a bheith contrártha ar dtús staid luchtaithe measartha a choinneáil nó gan na cadhnraí a dhíluchtú go hiomlán. Tar éis an tsaoil, cén fáth córas stórála a úsáid mura féidir linn a lánacmhainneacht a bhaint amach? Is féidir é go teoiriciúil, ach b’fhéidir nach í an straitéis í a uasmhéadaíonn an toradh ar infheistíocht.

Ceann de na príomh-mhíbhuntáistí a bhaineann le BESS ná costas réasúnta ard na gcadhnraí. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach nós úsáide nó straitéis luchtaithe/díluchtaithe a roghnú a uasmhéadaíonn saolré na ceallraí. Mar shampla, ní féidir ceallraí luaidhe-aigéad a dhíluchtú faoi bhun 50% den acmhainn gan damáiste dochúlaithe a fhulaingt. Tá dlús fuinnimh níos airde agus saolré timthrialla fada ag ceallraí litiam-ian. Is féidir iad a dhíluchtú freisin ag baint úsáide as raonta níos mó, ach tagann costas méadaithe leis seo. Tá éagsúlacht mhór i gcostas idir cheimicíochtaí éagsúla, is féidir le ceallraí luaidhe-aigéad a bheith na céadta go na mílte dollar níos saoire ná ceallraí litiam-ian den mhéid céanna. Sin é an fáth gurb iad ceallraí luaidhe-aigéad is mó a úsáidtear in iarratais ghréine i dtíortha an tríú domhan agus i bpobail bhochta.

Bíonn tionchar mór ag meath ar fheidhmíocht na ceallraí le linn a saolré, ní bhíonn feidhmíocht sheasmhach aici a chríochnaíonn le teip tobann. Ina áit sin, is féidir leis an acmhainn a sholáthraítear dul i laghad de réir a chéile. Go praiticiúil, meastar go bhfuil saolré ceallraí caite nuair a shroicheann a hacmhainn 80% dá hacmhainn bhunaidh. Is é sin le rá, nuair a bhíonn meath 20% ar a hacmhainn. Go praiticiúil, ciallaíonn sé seo gur féidir méid níos ísle fuinnimh a sholáthar. Is féidir leis seo difear a dhéanamh do thréimhsí úsáide do chórais atá neamhspleách go hiomlán agus don mhéid míleáiste is féidir le EV a chlúdach.

Pointe eile le breithniú ná sábháilteacht. Le dul chun cinn sa déantúsaíocht agus sa teicneolaíocht, tá cadhnraí le déanaí níos cobhsaí go ceimiceach i gcoitinne. Mar sin féin, mar gheall ar dhíghrádú agus stair mhí-úsáide, is féidir le cealla dul i dteitheadh teirmeach rud a d’fhéadfadh a bheith ina chúis le torthaí tubaisteacha agus i gcásanna áirithe beatha an tomhaltóra a chur i mbaol.

Sin é an fáth gur fhorbair cuideachtaí bogearraí monatóireachta ceallraí (BMS) níos fearr chun úsáid ceallraí a rialú ach freisin chun monatóireacht a dhéanamh ar staid na ceallraí d’fhonn cothabháil thráthúil a sholáthar agus iarmhairtí níos measa a sheachaint.

Conclúid

De na córais stórála fuinnimh ar an ngreille, cuireann siad deis iontach ar fáil chun neamhspleáchas cumhachta a bhaint amach ón bpríomhghreille ach soláthraíonn siad foinse chúltaca cumhachta le linn tréimhsí neamhghníomhacha agus buaicualaigh. Chuideodh an fhorbairt sin leis an aistriú i dtreo foinsí fuinnimh níos glaise, rud a chuirfeadh teorainn le tionchar giniúna fuinnimh ar an athrú aeráide agus ag an am céanna ag freastal ar riachtanais fuinnimh le fás leanúnach ar thomhaltas.

Is iad córais stórála fuinnimh ceallraí na córais is coitianta a úsáidtear agus is fusa a chumrú le haghaidh feidhmeanna laethúla éagsúla. Cuirtear costas réasúnta ard i gcoinne a solúbthachta ard, rud a fhágann go bhforbraítear straitéisí monatóireachta chun an saolré faoi seach a fhadú a oiread agus is féidir. Faoi láthair, tá an tionscal agus an lucht acadúil ag déanamh go leor iarrachta chun meath ceallraí faoi dhálaí éagsúla a imscrúdú agus a thuiscint.