So'nggi 50 yil ichida global elektr energiyasi iste'moli doimiy ravishda o'sib bormoqda, 2021 yilda taxminan 25 300 teravatt-soat iste'mol qilinishi taxmin qilinmoqda. Sanoat 4.0 ga o'tish bilan butun dunyo bo'ylab energiya talabi ortib bormoqda. Bu raqamlar har yili oshib bormoqda, sanoat va boshqa iqtisodiy tarmoqlarning energiya talablari bundan mustasno. Ushbu sanoat o'zgarishi va yuqori energiya iste'moli issiqxona gazlarining haddan tashqari chiqindilari tufayli iqlim o'zgarishining sezilarli ta'siri bilan birlashadi. Hozirgi vaqtda ko'pgina elektr energiyasi ishlab chiqarish zavodlari va inshootlari bunday talablarni qondirish uchun qazilma yoqilg'i manbalariga (neft va gaz) katta tayanadi. Ushbu iqlim muammolari an'anaviy usullar yordamida qo'shimcha energiya ishlab chiqarishni taqiqlaydi. Shunday qilib, qayta tiklanadigan manbalardan uzluksiz va ishonchli energiya ta'minotini ta'minlash uchun samarali va ishonchli energiya saqlash tizimlarini rivojlantirish tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.
Energetika sektori qayta tiklanadigan energiya yoki "yashil" yechimlarga o'tish orqali javob berdi. O'tish jarayoniga ishlab chiqarish texnikasining yaxshilanishi yordam berdi, masalan, shamol turbinasi pichoqlarini samaraliroq ishlab chiqarishga olib keldi. Shuningdek, tadqiqotchilar fotovoltaik elementlarning samaradorligini oshirishga muvaffaq bo'lishdi, bu esa har bir foydalanish maydoni uchun energiya ishlab chiqarishni yaxshilashga olib keldi. 2021-yilda quyosh fotovoltaik (PV) manbalaridan elektr energiyasi ishlab chiqarish sezilarli darajada oshdi va rekord darajadagi 179 TVt/soatga yetdi va 2020-yilga nisbatan 22% ga o'sishni ko'rsatdi. Quyosh PV texnologiyasi hozirda global elektr energiyasi ishlab chiqarishning 3,6% ni tashkil qiladi va hozirda gidroenergetika va shamol energiyasidan keyin uchinchi yirik qayta tiklanadigan energiya manbai hisoblanadi.
Biroq, bu yutuqlar qayta tiklanadigan energiya tizimlarining ba'zi kamchiliklarini, asosan mavjudligini hal qilmaydi. Ushbu usullarning aksariyati ko'mir va neft elektr stansiyalari kabi talabga binoan energiya ishlab chiqarmaydi. Masalan, quyosh energiyasi ishlab chiqarish kun davomida quyosh nurlanishining burchaklari va fotovoltaik panellarning joylashuviga qarab o'zgarib turadi. U kechasi hech qanday energiya ishlab chiqara olmaydi, qish mavsumida va juda bulutli kunlarda esa uning ishlab chiqarishi sezilarli darajada kamayadi. Shamol energiyasi ham shamol tezligiga bog'liq tebranishlardan aziyat chekadi. Shuning uchun, past ishlab chiqarish davrlarida energiya ta'minotini saqlab qolish uchun ushbu yechimlarni energiya saqlash tizimlari bilan birlashtirish kerak.
Energiyani saqlash tizimlari nima?
Energiyani saqlash tizimlari energiyani keyingi bosqichda foydalanish uchun saqlashi mumkin. Ba'zi hollarda, saqlangan energiya va taqdim etilgan energiya o'rtasida energiya konversiyasi shakli bo'ladi. Eng keng tarqalgan misol lityum-ion batareyalar yoki qo'rg'oshin-kislotali batareyalar kabi elektr batareyalardir. Ular elektrodlar va elektrolit o'rtasidagi kimyoviy reaksiyalar orqali elektr energiyasini ta'minlaydi.
Batareyalar yoki BESS (batareya energiyasini saqlash tizimi) kundalik hayotda qo'llaniladigan eng keng tarqalgan energiya saqlash usuli hisoblanadi. To'g'onda saqlanadigan suvning potentsial energiyasini elektr energiyasiga aylantiradigan gidroelektr stansiyalari kabi boshqa saqlash tizimlari ham mavjud. Pastga tushadigan suv elektr energiyasini ishlab chiqaradigan turbinaning volanini aylantiradi. Yana bir misol - siqilgan gaz, gaz chiqarilganda turbinaning quvvat ishlab chiqaradigan g'ildiragini aylantiradi.
Batareyalarni boshqa saqlash usullaridan ajratib turadigan narsa ularning potentsial ishlash sohalaridir. Kichik qurilmalar va avtomobil energiya ta'minotidan tortib, maishiy ilovalar va yirik quyosh elektr stansiyalarigacha, batareyalar har qanday tarmoqdan tashqari saqlash dasturiga uzluksiz integratsiya qilinishi mumkin. Boshqa tomondan, gidroenergetika va siqilgan havo usullari saqlash uchun juda katta va murakkab infratuzilmani talab qiladi. Bu juda yuqori xarajatlarga olib keladi, bu esa uni oqlash uchun juda katta dasturlarni talab qiladi.
Tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari uchun korpuslardan foydalaning.
Avval aytib o'tilganidek, tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari quyosh va shamol energiyasi kabi qayta tiklanadigan energiya usullaridan foydalanish va ularga tayanishni osonlashtirishi mumkin. Shunga qaramay, bunday tizimlardan katta foyda olish mumkin bo'lgan boshqa ilovalar ham mavjud.
Shahar elektr tarmoqlari har bir shaharning talab va taklifiga asoslanib, kerakli miqdorda elektr energiyasini yetkazib berishga qaratilgan. Kerakli elektr energiyasi kun davomida o'zgarishi mumkin. Tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari tebranishlarni yumshatish va eng yuqori talab holatlarida ko'proq barqarorlikni ta'minlash uchun ishlatilgan. Boshqa nuqtai nazardan qaraganda, tarmoqdan tashqari saqlash tizimlari asosiy elektr tarmog'idagi yoki rejalashtirilgan texnik xizmat ko'rsatish davrlarida kutilmagan har qanday texnik nosozlikni qoplash uchun juda foydali bo'lishi mumkin. Ular muqobil energiya manbalarini izlamasdan elektr energiyasi ehtiyojlarini qondira oladilar. Masalan, 2023-yil fevral oyi boshida Texasdagi muz bo'roni bo'lib, u taxminan 262 000 kishini elektrsiz qoldirdi, ta'mirlash ishlari esa qiyin ob-havo sharoiti tufayli kechiktirildi.
Elektr transport vositalari yana bir qo'llanilish sohasidir. Tadqiqotchilar batareyalarning ishlash muddati va quvvat zichligini oshirish maqsadida batareya ishlab chiqarish va zaryadlash/razryadlash strategiyalarini optimallashtirish uchun ko'p kuch sarfladilar. Lityum-ion batareyalar bu kichik inqilobning oldingi safida bo'lib, yangi elektr avtomobillarda, shuningdek, elektr avtobuslarda keng qo'llanilgan. Bu holda yaxshiroq batareyalar to'g'ri texnologiyalar yordamida ko'proq masofani bosib o'tishga, shuningdek, zaryadlash vaqtini qisqartirishga olib kelishi mumkin.
Boshqa texnologik yutuqlar, masalan, uchuvchisiz uchish apparatlari va mobil robotlar batareyalarni ishlab chiqishdan katta foyda ko'rdi. Bu yerda harakat strategiyalari va boshqaruv strategiyalari batareya quvvati va taqdim etilgan quvvatga juda bog'liq.
BESS nima?
BESS yoki batareya energiyasini saqlash tizimi energiyani saqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan energiya saqlash tizimidir. Bu energiya asosiy tarmoqdan yoki shamol energiyasi va quyosh energiyasi kabi qayta tiklanadigan energiya manbalaridan olinishi mumkin. U turli konfiguratsiyalarda (ketma-ket/parallel) joylashtirilgan va talablarga qarab o'lchamlari bo'lgan bir nechta batareyalardan iborat. Ular foydalanish uchun doimiy tok quvvatini o'zgaruvchan tok quvvatiga aylantirish uchun ishlatiladigan invertorga ulangan. Batareya holatini va zaryadlash/razryadlash jarayonini kuzatish uchun batareyani boshqarish tizimi (BMS) ishlatiladi.
Boshqa energiya saqlash tizimlari bilan solishtirganda, ular joylashtirish/ulanish uchun juda moslashuvchan va juda qimmat infratuzilmani talab qilmaydi, ammo ular baribir ancha qimmatga tushadi va foydalanishga qarab muntazam texnik xizmat ko'rsatishni talab qiladi.
BESS o'lchamlari va foydalanish odatlari
Batareya energiyasini saqlash tizimini o'rnatishda e'tiborga olish kerak bo'lgan muhim jihat - bu o'lchamlarni aniqlash. Qancha batareya kerak? Qaysi konfiguratsiyada? Ba'zi hollarda, batareya turi uzoq muddatda xarajatlarni tejash va samaradorlik nuqtai nazaridan hal qiluvchi rol o'ynashi mumkin.
Bu har bir holat uchun alohida amalga oshiriladi, chunki ilovalar kichik xonadonlardan tortib yirik sanoat korxonalarigacha bo'lishi mumkin.
Kichik uy xo'jaliklari, ayniqsa shahar hududlarida, uchun eng keng tarqalgan qayta tiklanadigan energiya manbai fotovoltaik panellardan foydalangan holda quyosh energiyasidir. Muhandis umuman olganda, uy xo'jaligining o'rtacha energiya sarfini hisobga oladi va ma'lum bir joy uchun yil davomida quyosh nurlanishini baholaydi. Batareyalar soni va ularning tarmoq konfiguratsiyasi yilning eng kam quyosh energiyasi ta'minoti davrida uy xo'jaliklarining ehtiyojlariga mos keladigan tarzda tanlanadi, shu bilan birga batareyalarni to'liq ishlatib bo'lmaydi. Bu asosiy tarmoqdan to'liq quvvat mustaqilligiga ega bo'lish yechimini taxmin qiladi.
Batareyalarni nisbatan o'rtacha zaryad holatida saqlash yoki to'liq zaryadsizlantirish dastlab qarama-qarshi bo'lishi mumkin. Axir, agar biz uni to'liq quvvat bilan chiqara olmasak, saqlash tizimidan nima uchun foydalanish kerak? Nazariy jihatdan bu mumkin, ammo investitsiyalardan maksimal darajada foyda keltiradigan strategiya bo'lmasligi mumkin.
BESS ning asosiy kamchiliklaridan biri batareyalarning nisbatan yuqori narxidir. Shuning uchun batareyaning ishlash muddatini maksimal darajada oshiradigan foydalanish odatini yoki zaryadlash/zaryadsizlantirish strategiyasini tanlash juda muhimdir. Masalan, qo'rg'oshin-kislotali batareyalarni qaytarib bo'lmaydigan shikastlanishlarsiz 50% dan past quvvatda zaryadsizlantirish mumkin emas. Lityum-ion batareyalar yuqori energiya zichligiga va uzoq ishlash muddatiga ega. Ularni katta diapazonlarda ham zaryadsizlantirish mumkin, ammo buning narxi oshadi. Turli xil kimyoviy moddalar o'rtasida narxda katta farq mavjud, qo'rg'oshin-kislotali batareyalar bir xil o'lchamdagi lityum-ion batareyaga qaraganda yuzlab-minglab dollarga arzonroq bo'lishi mumkin. Shuning uchun qo'rg'oshin-kislotali batareyalar uchinchi dunyo mamlakatlarida va kambag'al jamoalarda quyosh energiyasi sohasida eng ko'p qo'llaniladi.
Batareyaning ishlash muddati davomida uning ishlashi yomonlashishi jiddiy ta'sir ko'rsatadi, u to'satdan ishdan chiqishi bilan tugaydigan barqaror ishlashga ega emas. Buning o'rniga, taqdim etilgan sig'im va quvvat asta-sekin pasayishi mumkin. Amalda, batareyaning ishlash muddati uning sig'imi asl sig'imining 80% ga yetganda tugagan deb hisoblanadi. Boshqacha qilib aytganda, u sig'imi 20% ga kamayganda. Amalda, bu kamroq energiya ta'minlanishi mumkinligini anglatadi. Bu to'liq mustaqil tizimlar uchun foydalanish muddatlariga va elektromobil bosib o'tadigan masofaga ta'sir qilishi mumkin.
E'tiborga olish kerak bo'lgan yana bir jihat - bu xavfsizlik. Ishlab chiqarish va texnologiyaning rivojlanishi bilan so'nggi paytlarda batareyalar kimyoviy jihatdan umuman barqarorroq bo'lib qoldi. Biroq, parchalanish va noto'g'ri foydalanish tarixi tufayli batareyalar issiqlikdan qochishi mumkin, bu esa halokatli oqibatlarga olib kelishi va ba'zi hollarda iste'molchilar hayotini xavf ostiga qo'yishi mumkin.
Shu sababli kompaniyalar batareyadan foydalanishni nazorat qilish, shuningdek, o'z vaqtida texnik xizmat ko'rsatish va og'ir oqibatlarning oldini olish uchun batareyaning sog'lig'ini kuzatish uchun yaxshiroq batareya monitoringi dasturini (BMS) ishlab chiqdilar.
Xulosa
Tarmoq energiyasini saqlash tizimlari asosiy tarmoqdan energiya mustaqilligiga erishish uchun ajoyib imkoniyat yaratadi, shuningdek, uzilishlar va eng yuqori yuklanish davrlarida zaxira energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Ularning rivojlanishi ekologik toza energiya manbalariga o'tishni osonlashtiradi, shu bilan birga energiya ishlab chiqarishning iqlim o'zgarishiga ta'sirini cheklaydi, shu bilan birga iste'molning doimiy o'sishi bilan energiya talablarini qondiradi.
Batareya energiyasini saqlash tizimlari eng ko'p ishlatiladigan va turli kundalik ilovalar uchun eng oson sozlanadigan tizimdir. Ularning yuqori moslashuvchanligi nisbatan yuqori narx bilan qoplanadi, bu esa tegishli ishlash muddatini iloji boricha uzaytirish uchun monitoring strategiyalarini ishlab chiqishga olib keladi. Hozirgi vaqtda sanoat va akademik doiralar turli sharoitlarda batareyalarning yemirilishini o'rganish va tushunish uchun katta kuch sarflamoqda.
