طیف گسترده ای از فناوری های ذخیره سازی توسعه داده شده اند تا شبکه بتواند نیازهای انرژی روزمره را برآورده کند از زمان کشف الکتریسیته، ما به دنبال روش‌های مؤثری برای ذخیره آن انرژی برای استفاده در صورت تقاضا بوده‌ایم.

در طول قرن گذشته، صنعت ذخیره‌سازی انرژی در پاسخ به نیازهای انرژی در حال تغییر و پیشرفت‌های فناوری به تکامل، سازگاری و نوآوری ادامه داده است.

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی طیف گسترده‌ای از رویکردهای فن‌آوری را برای مدیریت منبع تغذیه به منظور ایجاد زیرساخت انرژی انعطاف‌پذیرتر و صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای شرکت‌ها و مصرف‌کنندگان ارائه می‌کنند.

برای کمک به درک رویکردهای متنوعی که در حال حاضر در سرتاسر جهان به کار گرفته شده اند، آنها را به پنج دسته اصلی تقسیم کرده ایم:

• باتری - طیف وسیعی از راه حل های ذخیره سازی الکتروشیمیایی، از جمله باتری های شیمی پیشرفته، باتری های جریان، و خازن ها

• حرارتی - جذب گرما و سرما برای تولید انرژی در صورت نیاز یا جبران نیازهای انرژی ذخیره سازی

• مکانیکی - سایر فناوری های نوآورانه برای مهار انرژی جنبشی یا گرانشی برای ذخیره برق

• هیدروژن – تولید الکتریسیته اضافی می تواند از طریق الکترولیز به هیدروژن تبدیل و ذخیره شود

• نیروی آبی پمپ شده - ایجاد مخازن انرژی در مقیاس بزرگ با آب

مکانیکی

سیستم های ذخیره انرژی مکانیکی از نیروهای جنبشی یا گرانشی برای ذخیره انرژی ورودی بهره می برند، در حالی که فیزیک سیستم‌های مکانیکی اغلب بسیار ساده است (مثلاً چرخاندن چرخ طیار یا بلند کردن وزنه‌ها به بالای یک تپه)، فناوری‌هایی که استفاده مؤثر از این نیروها را امکان‌پذیر می‌سازند، به‌ویژه پیشرفته هستند.

مواد با تکنولوژی بالا، سیستم های کنترل کامپیوتری پیشرفته و طراحی خلاقانه این سیستم ها را در برنامه های کاربردی دنیای واقعی قابل اجرا می کند.

فلایویل یک وسیله مکانیکی دوار است که برای ذخیره انرژی دورانی که می تواند فوراً فراخوانی شود استفاده می شود؛ یک چرخ با استفاده از موتور شارژ می شود تا یک بار دیگر سرعت چرخش آن افزایش یابد.

فلایویل ها به طور سنتی از فولاد ساخته می شوند و بر روی بلبرینگ های معمولی می چرخند، اینها معمولاً به سرعت چرخش چند هزار دور در دقیقه محدود می شوند.

طراحی های پیشرفته تر چرخ فلایویل از مواد فیبر کربن ساخته شده اند که در خلاء ذخیره می شوند تا نیروی کشش را کاهش دهند و به جای یاتاقان های معمولی از شناور مغناطیسی استفاده می کنند و آنها را قادر می سازد تا با سرعت 60000 دور در دقیقه بچرخند.

سیستم‌های ذخیره انرژی فلایویل (Flywheel Energy Storage Systems)

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی فلایویل (FESS) از انرژی الکتریکی ورودی استفاده می‌کنند که به شکل انرژی جنبشی ذخیره می‌شود.

انرژی جنبشی را می توان به عنوان انرژی حرکت توصیف کرد، در این مورد حرکت یک جرم در حال چرخش است که روتور نامیده می شود، روتور در یک محفظه تقریباً بدون اصطکاک می چرخد. هنگامی که به توان پشتیبان کوتاه مدت نیاز است زیرا برق شهری نوسان می کند یا از بین می رود، اینرسی به روتور اجازه می دهد به چرخش ادامه دهد و انرژی جنبشی حاصل به برق تبدیل می شود.

بیشتر سیستم‌های مدرن ذخیره‌سازی انرژی چرخ طیار از یک استوانه چرخان عظیم (یک لبه متصل به یک شفت) تشکیل شده‌اند که بر روی یک استاتور - بخش ثابت یک ژنراتور الکتریکی - توسط یاتاقان‌های معلق مغناطیسی پشتیبانی می‌شود، برای حفظ کارایی، سیستم فلایویل در خلاء کار می کند تا پسا را کاهش دهد.

فلایویل به یک موتور ژنراتور متصل است که از طریق الکترونیک قدرت پیشرفته با شبکه برق در تعامل است.

ذخیره سازی انرژی هوای فشرده (Compressed Air Energy Storage)

ذخیره سازی انرژی هوای فشرده (CAES) راهی برای ذخیره انرژی تولید شده در یک زمان برای استفاده در زمان دیگر است و در مقیاس ابزار، انرژی تولید شده در دوره‌های تقاضای انرژی کم (خارج از پیک) می‌تواند برای پاسخگویی به دوره‌های تقاضای بالاتر (بار اوج) آزاد شود.

از دهه 1870، سیستم‌های CAES برای تأمین انرژی مؤثر و بر اساس تقاضا برای شهرها و صنایع به کار گرفته شدند و در حالی که بسیاری از برنامه های کاربردی کوچکتر وجود دارد، اولین سیستم CAES در مقیاس کاربردی در دهه 1970 با ظرفیت پلاک نامی بیش از 290 مگاوات راه اندازی شد.

CAES پتانسیل را برای راه حل های ذخیره انرژی در مقیاس کوچک و همچنین تاسیسات بزرگتر ارائه می دهد که می تواند ذخایر انرژی عظیمی را برای شبکه فراهم کند.

CAES ایزوترمال

ذخیره سازی انرژی هوای فشرده همدما (CAES) یک فناوری نوظهور است که تلاش می کند بر برخی از محدودیت های CAES سنتی (دیاباتیک یا آدیاباتیک) غلبه کند، CAES سنتی از ماشین های توربو برای فشرده سازی هوا تا حدود 70 بار قبل از ذخیره سازی استفاده می کند.

در غیاب خنک‌سازی درونی، هوا تا حدود 900K گرم می‌شود و پردازش و ذخیره گاز را غیرممکن (یا بسیار گران‌قیمت) می‌کند و در عوض، هوا برای رسیدن به دمای نهایی پایین‌تر نزدیک به محیط، مراحل متوالی فشرده‌سازی و تبادل حرارت را طی می‌کند.

در Advanced-Adiabatic CAES گرمای فشرده سازی به طور جداگانه ذخیره می شود و پس از انبساط به گاز فشرده برگشت داده می شود و در نتیجه نیاز به گرم شدن مجدد با گاز طبیعی از بین می رود.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است. سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد. ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست، و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.