Bateryjne systemy magazynowania energii (BESS) rewolucjonizują sposób, w jaki zużywamy energię, oferując jej mnóstwoof korzyści obejmujące inteligentne zużycie energii, redukcję kosztów, odporność, ochronę zasobów i efektywność środowiskową.
BESS jest dostępny w różnych rozmiarach, od kompaktowych jednostek domowych po wielkoskalowe systemy obsługujące zakłady użyteczności publicznej i przemysł na całym świecie.Systemy te różnią się jednak w zależności od zastosowanej elektrochemii lub technologii akumulatorów.W tym artykule zagłębimy się w podstawowe typy akumulatorów BESS i możliwości, jakie stwarzają w zakresie rozwiązań do magazynowania energii.
Baterie litowo-jonowe (Li-Ion).
Według raportu amerykańskiej Agencji Informacji o Energii (EIA) z 2020 r. ponad 90% wielkoskalowych systemów magazynowania energii w akumulatorach w USA opiera się na akumulatorach litowo-jonowych.Globalne statystyki potwierdzają tę tendencję.Ten typ akumulatorów jest wszechobecny w pojazdach elektrycznych, elektronice użytkowej i urządzeniach przenośnych, takich jak smartfony, laptopy, tablety i aparaty fotograficzne.Baterie litowo-jonowe charakteryzują się różnym składem chemicznym, w tym między innymi tlenkiem litowo-kobaltowym, tlenkiem litowo-manganowym, fosforanem litowo-żelazowym i tlenkiem litowo-niklowo-manganowo-kobaltowym (NMC).
Zalet akumulatorów litowo-jonowych jest wiele, co czyni je wiodącą technologią magazynowania energii.Akumulatory te są lekkie, kompaktowe, charakteryzują się dużą pojemnością i gęstością energii, wymagają minimalnej konserwacji i charakteryzują się długą żywotnością.Co więcej, ładują się szybko i charakteryzują się niskim współczynnikiem samorozładowania.Jednak ich wady obejmują stosunkowo wysoki koszt, łatwopalność i wrażliwość na ekstremalne temperatury, przeładowanie i nadmierne rozładowanie.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe (PbA).
Akumulatory kwasowo-ołowiowe stanowią jedną z najstarszych i najbardziej opłacalnych dostępnych technologii akumulatorów.Znajdują szerokie zastosowanie w motoryzacji, zastosowaniach przemysłowych i systemach magazynowania energii.Warto zauważyć, że akumulatory te w dużym stopniu nadają się do recyklingu i działają wydajnie zarówno w środowiskach o wysokiej, jak i niskiej temperaturze.Nowoczesne akumulatory kwasowo-ołowiowe (VRLA) z regulacją zaworów przewyższają swoich poprzedników dłuższą żywotnością, zwiększoną pojemnością i uproszczoną konserwacją.Jednak powolne ładowanie, duża waga i niższa gęstość energii to główne ograniczenia tej technologii.
Baterie niklowo-kadmowe (Ni-Cd).
Baterie Ni-Cd były popularne w elektronice do noszenia aż do pojawienia się baterii litowo-jonowych.Akumulatory te oferują wszechstronność dzięki licznym konfiguracjom, przystępność cenową, łatwość transportu i przechowywania oraz odporność na niskie temperatury.Niemniej jednak pozostają w tyle za konkurentami pod względem gęstości energii, wskaźników samorozładowania i możliwości recyklingu.Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni-MH), w których wykorzystano wodorotlenek tlenku niklu (NiO(OH)) jako składnik z technologią Ni-Cd, oferują doskonałe właściwości, takie jak zwiększona pojemność i gęstość energii.
Baterie sodowo-siarkowe (Na-S).
W akumulatorach sodowo-siarkowych wykorzystuje się stopioną sól, co czyni je technologią opłacalną.Baterie te wyróżniają się gęstością energii i mocy, trwałością i stabilną pracą w ekstremalnych warunkach.Jednak ich zastosowanie jest ograniczone ze względu na wymóg wysokich temperatur pracy (nie mniej niż 300℃) i podatność na korozję.Sód, kluczowy składnik, stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa, ponieważ jest wysoce łatwopalny i wybuchowy.Pomimo tych wyzwań akumulatory sodowo-siarkowe doskonale sprawdzają się jako samodzielne magazyny energii zintegrowane z odnawialnymi źródłami energii.
Baterie przepływowe
W odróżnieniu od konwencjonalnych akumulatorów, które magazynują energię w stałych materiałach elektrod, akumulatory przepływowe magazynują energię w roztworach ciekłego elektrolitu.Najpopularniejszym typem jest bateria redoks wanadowa (VRB), z innymi wariantami, w tym bateriami cynkowo-bromowymi, cynkowo-żelazowymi i żelazowo-chromowymi.Baterie przepływowe oferują unikalny zestaw korzyści, w tym wyjątkowo długą żywotność (do 30 lat), wysoką skalowalność, szybki czas reakcji i niskie ryzyko pożaru dzięki zawartym w nich niepalnym elektrolitom.Te cechy zapewniły akumulatorom przepływowym znaczny udział w rynku systemów magazynowania energii w sieci i poza nią, zwłaszcza w zastosowaniach na dużą skalę.
Dzięki tym technologiom akumulatorów krajobraz energetyczny ulega przemianom, zapewniając różnorodne rozwiązania zaspokajające zróżnicowane potrzeby w różnych branżach i sektorach.W miarę ciągłego rozwoju technologii rola akumulatorowych systemów magazynowania energii stanie się jeszcze bardziej kluczowa w kształtowaniu naszej przyszłości energetycznej.
Czas publikacji: 28 sierpnia 2023 r