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

برق آبی پمپ شده

گرانش نیرویی قدرتمند و اجتناب ناپذیر است که همیشه ما را احاطه کرده است – و همچنین یکی از شناخته شده ترین فن آوری های ذخیره سازی انرژی، یعنی نیروگاه آبی پمپ شده را پایه ریزی می کند.

یک سد برق آبی متکی به آبی است که از طریق یک توربین جریان می یابد تا برق تولید کند تا در شبکه استفاده شود.

به منظور ذخیره انرژی برای استفاده در زمان های بعدی، تعدادی پروژه مختلف وجود دارد که از پمپ ها برای بالا بردن آب به یک استخر حفظ شده در پشت سد استفاده می کنند - یک منبع انرژی بر اساس تقاضا که می تواند به سرعت آزاد شود؛ هنگامی که انرژی بیشتری در شبکه مورد نیاز است، آب از آن استخر از طریق توربین ها برای تولید برق عبور می کند.

ذخیره سازی هیدروالکتریک پمپ شده

تاسیسات ذخیره سازی برق آبی پمپ شده انرژی را به شکل آب در یک مخزن بالایی ذخیره می کند که از مخزن دیگری در ارتفاع پایین تر پمپاژ می شود، در طول دوره‌های تقاضای بالای برق، انرژی با آزادسازی آب ذخیره‌شده از طریق توربین‌ها به روشی مشابه یک ایستگاه برق آبی معمولی تولید می‌شود.

در دوره‌های کم تقاضا (معمولاً شب‌ها یا آخر هفته‌ها که هزینه برق نیز کم‌تر است)، مخزن بالایی با استفاده از برق ارزان‌تر از شبکه شارژ می‌شود تا آب به مخزن بالایی پمپ شود.

مجموعه های برگشت پذیر پمپ-توربین/موتور ژنراتور می توانند هم به عنوان پمپ و هم به عنوان توربین عمل کنند، ایستگاه‌های ذخیره‌سازی پمپی برخلاف ایستگاه‌های برق آبی سنتی هستند که به دلیل تلفات هیدرولیکی و الکتریکی در چرخه پمپاژ از مخازن پایین به بالا، مصرف‌کننده خالص برق هستند.

با این حال، این نیروگاه ها معمولاً بسیار کارآمد هستند (بازده رفت و برگشت به بیش از 80٪ می رسد)، و می توانند از نظر متعادل کردن بار در سیستم قدرت کلی بسیار مفید باشند.

تاسیسات ذخیره سازی پمپی به دلیل تفاوت قیمت در اوج و خارج از پیک و پتانسیل آنها برای ارائه خدمات شبکه فرعی حیاتی می تواند بسیار مقرون به صرفه باشد.

نحوه عملکرد ذخیره سازی هیدروالکتریک پمپ شده

پروژه های هیدروالکتریک ذخیره سازی پمپ شده ظرفیت ذخیره سازی انرژی و مزایای جانبی شبکه انتقال را در ایالات متحده و اروپا از دهه 1920 ارائه کرده اند و امروزه، 43 پروژه ذخیره سازی پمپی که در ایالات متحده فعال هستند، حدود 23 گیگاوات (تا سال 2017)، یا نزدیک به 2 درصد، از ظرفیت سیستم تامین برق را طبق اداره اطلاعات انرژی (EIA) تامین می کنند.

انرژی آبی ذخیره سازی پمپ می تواند تعادل انرژی، پایداری، ظرفیت ذخیره سازی و خدمات شبکه جانبی مانند کنترل فرکانس شبکه و ذخایر را فراهم کند، این به دلیل توانایی نیروگاه های ذخیره سازی پمپ شده، مانند سایر نیروگاه های برق آبی، برای پاسخ به تغییرات بار الکتریکی بالقوه بزرگ در عرض چند ثانیه است.

ذخیره‌سازی پمپی در گذشته برای متعادل کردن بار روی یک سیستم استفاده می‌شده است و منابع بزرگ هسته‌ای یا حرارتی را قادر می‌سازد تا در حداکثر راندمان کار کنند و یک پروژه ذخیره سازی پمپ شده معمولاً به گونه ای طراحی می شود که 6 تا 20 ساعت ذخیره سازی مخزن هیدرولیک برای عملیات در آن داشته باشد.

با افزایش ظرفیت نیروگاه از نظر اندازه و تعداد واحدها، تولید ذخیره‌سازی پمپ‌های هیدروالکتریک را می‌توان متمرکز و شکل داد تا با دوره‌های بیشترین تقاضا مطابقت داشته باشد، زمانی که بیشترین ارزش را دارد.

پروژه‌های ذخیره‌سازی پمپی همچنین مزایای جانبی مانند ظرفیت و ذخایر سفت کردن (هم افزایشی و هم کاهشی)، توان راکتیو، قابلیت شروع سیاه و ذخیره چرخشی را ارائه می‌کنند و در حالت مولد، توربین ژنراتورها می توانند به سرعت به انحرافات فرکانس پاسخ دهند، درست مانند ژنراتورهای آبی معمولی، بنابراین به تعادل و پایداری کلی شبکه می افزایند.

در هر دو حالت توربین و پمپ، تحریک ژنراتور-موتور می تواند برای کمک به بار توان راکتیو و تثبیت ولتاژ تغییر کند. هنگامی که نه تولید می شود و نه پمپاژ، ماشین ها می توانند در حالت کندانسور سنکرون نیز کار کنند، یا می توانند برای تامین ذخیره چرخشی کار کنند، که توانایی برداشت سریع بار یا تعادل تولید اضافی را فراهم می کند.

ذخیره‌سازی پمپ‌شده در مقیاس شبکه می‌تواند این نوع مزیت تعادل بار را برای بازه‌های زمانی از ثانیه تا ساعت‌ها با گاورنرهای توربین کنترل‌شده دیجیتال و مخازن بزرگ آب برای ذخیره‌سازی انرژی انبوه فراهم کند.

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.