مقاله ذخیره سازهای انرژی

[Mohammad-Ali 9,728]

روش ذخیره انرژی تلمبه ای:

در این روش در زمان کم مصرفی آب پشت سد را به بالا پمپ میکنند و در زمان پرمصرفی آبی که در ارتفاع قرار گرفته را به پایین رها میکنند و انرژی پتانسیل ذخیره شده در آن پره‏های توربین را می‏چرخاند:

روش ذخیره انرژی بوسیله فشرده سازی هوا یا Compressed Air Energy Storage (CAES):

این روش به این ترتیب هست که در زمان کم‏باری انرژی تولیدی اضافی یک موتور پمپ هوا را می‏چرخاند و این هوا در داخل زمین محبوس میشود و زمانیکه به انرژی نیاز است این هوای فشرده که در داخل زمین گرم هم شده است یک ژنراتور را می‏چرخاند. ۲ مدل از این روش در نیروگاه‏های دنیا وجود دارد:۱) در نیروگاه Huntorf در کشور آلمان ۲)در آلابامای آمریکا حال سوالی که پیش می‏آید این است که چرا بیشتر از این روش استفاده نمیکنند و پاسخ آن در یک کلمه: هزینه. نسبت انرژی ذخیره شده بوسیله سوخت‏های فسیلی به قیمت این سیستم ذخیره کننده به صرفه نیست اما به شدت برای تولیدات حاصل از انرژی‏های تجدیدپذیر مفید است. برای مثال وزش باد در شب بسیار بیشتر است اما از این انرژی در روز بیشتر استفاده می‏شود یا خورشید که در روز است و در شب از این انرژی باید استفاده نمود میتوان به این روش انرژی را ذخیره کرد:

 

استفاده از باتری‏های مقیاس بزرگ یا Grid battry storage:

یکی دیگر از راه‏های ذخیره انرژی بویژه برای انرژی های نو استفاده از باتری‏ها میباشد ولی این روش نسبتا پرهزینه است و توانایی ذخیره‏سازی انرژی کمتری دارند:

 

روش ذخیره انرژی بوسیله چرخ طیار یا FlyWeel

اخیرا صنعت شاهد پیدایش مجدد یکی از قدیمی ترین تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی یعنی فلایویل بوده است. چرخ طیار های جدید دارای اشکال متنوعی هستند. از چرخ طیار های کامپوزیتی که برای سرعت های دورانی بسیار بالا مناسب هستند گرفته تا چرخ های فولادی قدیمی که به موتور های دورانی کوپل می گردند. واحدی که یکی از جالب ترین گونه های چرخ طیارهای نوین و قدیمی می باشد. این سیستم در حالیکه فضایی در حدود ۱۱ فوت مربع را اشغال می کند قادر است توانی برابر ۵۰۰ کیلو وات را منتقل نماید.اساس کار آن نیز از یک قانون قدیمی ناشی شده و آن این است یک جسم در حال دوار به حرکت خود ادامه می‏دهد تا زمانیکه یک نیروی خارجی آن را متوقف سازد.

 

چرخ طیارها نسبت به تکنولوژی های قدیمی ذخیره انرژی دارای برتری های خاصی می باشند. یکی از این برتری ها به ساختار ساده ذخیره انرژی در آنها بر می گردد. یعنی ذخیره انرژی به صورت انرژی جنبشی در یک جرم در حال دوران. سالها از این ایده برای نرم و یکنواخت کردن حرکت موتورها استفاده می شد. در بیست سال اخیر به تدریج یک منبع جدید انرژی در اختیار طراحان و مخترعان قرار گرفت و طراحان از این منبع جدید در وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات کنترل ماهواره استفاده کردند.ایمنی بالا، حجم کم، سازگاری با محیط زیست، پایین بودن هزینه تعمیر و نگه داری و داشتن عمر مفید بالا و قابل پیشبینی. اخیرا برای کنترل و ثابت نگه داشتن سرعت وقتی که منبع اصلی انرژی به طور متناوب قطع و وصل می شود از چرخ طیار استفاده می گردد. به دلیل نارضایتی مصرف کنندگان از باطری های الکتروشیمیایی و از طرف دیگر به علت پایین بودن هزینه تولید و عمر مفید بالای چرخ طیار اکنون در بسیاری از سیستم ها از این وسیله استفاده میشود.

پس از پیشرفت های پی در پی در زمینه ی الکترونیک قدرت اولین بار از چرخ طیار به عنوان محافظ رادار استفاده شد و امروزه یک ابزار قدرت مند و کم هزینه، در حجم بالا به بازار تجهیزات انتقال قدرت ارائه می شود:

 

سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا

ایده اصلی این سیستم این است که در صورت تزریق جریان مستقیم به یک مدار ابررسانا، این جریان بدون تلفات تا بینهایت در حلقه بسته این مدار گردش خواهد کرد؛ و زمانی که نیاز به انرژی داشته باشیم، می توان انرژی ذخیره شده در این مدار را به شبکه تزریق کنیم. سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا انرژی را در میدان مغناطیسی حاصل از شارش جریان در یک سیم پیچ ابررسانا ذخیره می¬کند. بخش اصلی این سیستم، سیم پیچ ابررسانای آن است که برای حفظ حالت ابررسانایی آن، باید سیم پیچ را به وسیله یک سیستم خنک کننده در دماهای بسیار پایین نگه داشت تا خاصیت ابررسانایی خود را حفظ نماید؛ به عنوان مثال می توان آن را در یک محفظه خلاء یا هلیم مایع قرار داد، بنابراین مقاومت الکتریکی آن به صفر می رسد. از آنجایی که در سیستم ذخیره انرژی مغناطیس ابررسانا انرژی الکتریکی را به صورت دیگری از انرژی، همچون انرژی جنبشی یا شیمیایی تبدیل نمی کنیم، بازده آن بسیار بالا می‌باشد. هیچ جزء متحرکی در این سیستم وجود ندارد و بنابراین طول عمر آن بسیار زیاد است و به تعمیرات و نگهداری اندکی نیاز دارد. همچنین زمان پاسخ آن بسیار اندک است و در حدود چند میلی ثانیه می باشد.

یک SMES نمونه از سه قسمت تشکیل شده است: سیم پیچ ابررسانا، سیستم مدیریت قدرت و یخچال سرد شده. وقتی سیم پیچ ابررسانا شارژ می‌شود، انرژی مغناطیسی تخلیه نمی‌شود و می‌توان از آن به عنوان ذخیره ساز انرژی استفاده کرد.

 

سیستم ذخیره انرژی ابرخازن

 

یکی دیگر از روش های ذخیره مستقیم انرژی الکتریکی استفاده از ابرخازن ها است. ابرخازن ها انرژی الکتریکی را در میدان الکتریکی خازن که بین هر الکترود و الکترولیت تشکیل می شود، ذخیره می کنند. با پیشرفت تکنولوژی و کاربرد الکترولیت های با ثابت دی الکتریک بالا امکان افزایش ذخیره انرژی در ابرخازن ها میسر می شود. ظرفیت و چگالی انرژی ابرخازن ها هزار برابر بزرگتر از خازن های الکترولیتی است. در مقایسه با باتری ها، ابرخازن ها چگالی انرژی پایین تری دارند؛ اما ابرخازن ها می توانند دهها هزار بار شارژ و دشارژ شوند و نسبت به باتری ها نرخ شارژ و دشارژ بسیار سریع تری دارند. مهم ترین ایراد ابرخازن ها هزینه بالا و لزوم استفاده از مبدل DC به AC در آنهاست که این امر نیز به خودی خود موجب کاهش بازده و افزایش هزینه می گردد. با پیشرفت بیشتر تکنولوژی ابرخازن ها، جایگزینی آنها به جای باتری ها یا کاربردهای کیفیت توان، تأمین بارهای پیک لحظه ای و گسترش کاربردهای ولتاژ بالا می باشد. امروزه استفاده همزمان از ابرخازن ها و باتری ها برای ذخیره انرژی الکتریکی مطرح گردیده است؛ در این صورت سیکل های شارژ و دشارژ باتری کاهش یافته و طول عمر آن افزایش می یابد.

 

 

سیستم ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن:

اخیراً توجه بسیاری به سیستم های ذخیره انرژی بر پایه هیدروژن معطوف گردیده است. عناصر اصلی تشکیل دهنده این سیستم عبارتند از واحد تولید هیدروژن، مخزن ذخیره هیدروژن و سیستم تبدیل انرژی شیمیایی هیدروژن به انرژی الکتریکی (پیل سوختی ). از پیل سوختی به عنوان جانشین آینده واحدهای سوخت فسیلی نام برده می شود. هیدروژن یک منبع انرژی تجدیدپذیر نیست، بلکه یک حامل انرژی است که توسط یک انرژی ثانویه تولید و نهایتاً با سوختن در پیل سوختی، انرژی شیمیایی ذخیره شده در خود را آزاد می نماید. به عنوان مثال می توان انرژی مازاد الکتریکی در ساعات غیرپیک را صرف الکترولیز آب نموده و هیدروژن حاصل را در مخازن مخصوص ذخیره کنیم تا در زمان مطلوب در پیل سوختی تولید انرژی الکتریکی نمائیم. هیدروژن به وفور در طبیعت یافت می شود و چگالی انرژی بسیار بالایی دارد؛ اما در عین حال ذخیره آن مشکل است. به دلیل تبدیل چندباره انرژی در این سیستم، بازده آن در مقایسه با سایر سیستم های ذخیره انرژی کمتر می باشد. از سوی دیگر روند متراکم کردن و تبدیل هیدروژن گازی به مایع جهت ذخیره، به انرژی زیادی نیاز دارد. کاربرد اصلی این سیستم ها در اتومبیل های برقی و تولید انرژی الکتریکی به وسیله پیل سوختی است. بسته به فشار مخزن و بازده ترکیب الکترولیز پیل سوختی، بازده این سیستم بین 60% تا 80% می باشد.

 

ذخیره انرژی حرارتی

ذخیره انرژی حرارتی ، شامل تعدادی فناوری مختلف می‌شود که می‌توانند انرژی حرارتی (سرما و گرما) را در دماهایی مابین 40- تا 400 درجه سانتیگراد و در قالب مواردی چون گرمای نمایان، گرمای نهان و با استفاده از واکنش‌های شیمیایی ذخیره نماید. ذخیره انرژی حرارتی مبتنی بر گرمای نمایان مبتنی بر گرمای ویژه ماده ذخیره شده در تانکرهای ذخیره حرارتی با عایق بندی بسیار عالی است. مهمترین ماده ذخیره شده آب است که کاربری خانگی و صنعتی هم پیدا کرده است. ذخیره زیرزمینی گرمای نمایان در دو حالت مایع و جامد نیز برای کاربردهای بزرگ مقیاس استفاده می‌شود. در هر صورت سیستم‌های ذخیره حرارتی مبتنی بر گرمای نمایان، بوسیله گرمای مخصوص ماده ذخیره شده محدود می‌باشند و وابسته به ماده استفاده شده دارند.

موارد تغییر دهنده فاز می‌توانند با ارائه گرمای نهان تغییر فاز، ظرفیت گرمایی بیشتری را معرفی نمایند. ذخیره ترموشیمیایی می‌تواند حتی ظرفیت ذخیره بیشتری را معرفی نماید. واکنش‌های ترموشیمیایی می‌توانند اندوخته و برگشت گرما و سرمای مورد نیاز در کاربردهای مختلف را بوسیله واکنش‌های مختلف شیمیایی فراهم نمایند. در حال حاضر، سیستم‌های ذخیره انرژی حرارتی مبتنی بر گرمای نهان تجاری شده‌اند و دو نوع دیگر سیستم ذخیره سازی انرژی حرارتی، همچنان در حال تحقیق و گسترش هستند.

 

منابع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

ویکی پدیا

 

گوگل جان بابا

[قاصدکــــــــ 20,154]

بچه ها کلا تمام کشورها یک منحنی بار روزانه که نشون دهنده ی میزان مصرف انرژی کشور در 24 ساعت (هر روز) هست دارند.

 

این منحنی ها به نسبت روزهای مختلف با هم یک خورده تفاوت میکنه (مثلا منحنی بار ما روز عاشورا و 13 به در، شکلش یه جاهایی عوض میشه و با منحنی بار یک روز عادی فرق میکنه) البته تقریباً هرسال توی این روزها و مناسبت های خاص منحنی یک شکل تقریبا مشخصای داره که حالا با یک ضریب اطمینانی میایم و مقدار بار اون روز رو از قبل پیش بینی میکنیم.

 

 

یکی از مشکلاتی که وجود داره اینه که این منحنی پستی بلندی هاش زیاده ! و حالا ما هرچی بتونیم یکنواخت تر بکنیمش بهتره. چرا ؟

 

چون در این حالتی که هست ما فقط توی زمان های خاص اوج مصرف میتونیم از تمام ظرفیتمون (نیروگاه های کشور) استفاده کنیم، و بقیه ی اوقات باید یک درصد کمی از واحدها رو بیاریم توی مدار. و این یعنی خوابیدن سرمایه.

 

در واقع این ایده ی اصلی رفتن دنبال ذخیره سازها هست.

 

مثلا همون واحد تلمبه ذخیره ای که دربارش صحبت کردیم، کاری که میکنه اینه که شب به عنوان یک بار، منحنی رو میاره بالاتر، و روز به عنوان یک ظرفیت موجود، پیک رو جواب میده و نیازی نیست واحد اضافی بیکار برای پیک تعریف کنیم.