تبلیغات
وبلاگ تخصصی مهندسی برق (قدرت) - ذخیره سازهای انرژی
 
وبلاگ تخصصی مهندسی برق (قدرت)
بهترین نعمت سلامتی است
درباره وبلاگ


تمام مطالب این وبلاگ را به روح بزرگ عموی عزیزم احمد عبدی زاده تقدیم میكنم.
در صورت داشتن سوال-انتقاد و پیشنهاد و تمایل به ارتباط با ما از طریق تماس با مدیر در بالای صفحه و یا آدرس زیر ایمیل بزنید
bhroozsolimani@gmail.com

مدیر وبلاگ : بهروز سلیمانی كارشناسی ارشد برق قدرت گرایش ماشینهای الكتریكی و کاردانی کامپیوتر و دانشجوی رشته حقوق دانشگاه پیام نور رستم
موضوعات
پیوندهای روزانه
پیوندها
نظرسنجی
لطفا نظرات خود را جهت بهتر شدن وبلاگ ثبت نمایید







برچسبها
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
احمد عبدی زاده (سلیمانی) دشتی.zip - 31 KB چت روم | قالب وبلاگ
اولین قاضی ممسنی
گالری عکس
دریافت همین آهنگ

حرکت متن استاتوس بار دریافت کد حرکت متن چت روم

ذخیره سازهای انرژی
مقدمه
انرژی الکتریکی در یک سیستم جریان متناوب نمی‌تواند به صورت الکتریکی ذخیره شود و باید در زمانی که به آن نیاز است تولید گردد. با این وجود، برای ذخیره سازی این انرژی می‌توان آن را به صورت‌های دیگر انرژی تبدیل نمود که البته هر نوع سیستم برای کارایی مناسب نیاز به وجود یک مبدل خوب دارد. گسترش فناوری برای ذخیره سازی انرژی الکتریکی جهت آماده بودن توان ضروری در صورت نیاز، در سیستم قدرت کنونی جایگاه ویژه‌ای دارد. همچنین از آنجاییکه بخش الکتریسیته در حال تغییرات عمده است، ذخیره سازی انرژی یک انتخاب بسیار مهم برای تحت پوش قرار دادن مسائلی از قبیل تجدید ساختار در بازار برق، وارد شدن منابع تجدید پذیر و کمک رسانی به افزایش تولیدات پراکنده، بهبود کیفیت توان و کمک به عملکرد شبکه تحت قوانین مربوط به حفاظت از محیط زیست است. بنابراین استفاده از منابع ذخیره ساز انرژی الکتریکی، ESS ، برای ذخیره سازی توان و استفاده در صورت نیاز شبکه یکی از راه‌کارهایی هست که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
بنا بر تعریف "یک سیستم فیزیکی با قابلیت اخذ انرژی برای دیسپاچ و جایگزینی الکتریسیته در زمان‌های بعد" را یک منبع ذخیره ساز انرژی الکتریکی، ESS می‌نامند. در این قسمت با توجه به اهمیت منابع ذخیره‌ساز در شبکه هوشمند به بررسی انواع تکنولوژی‌‌های ذخیره‌سازی می‌پردازیم.

سیستم ذخیره انرژی تلمبه ذخیره¬ای
در این سیستم انرژی مازاد الکتریکی توسط پمپ برای انتقال آب از یک منبع با ارتفاع کم (منبع پائین¬دست) به یک منبع با ارتفاع بیشتر (منبع بالادست) بکار می¬رود. در مواقع نیاز به تولید توان، عکس عمل مذکور انجام می¬گیرد و سرازیر شدن آب از منبع با ارتفاع بیشتر به منبع با ارتفاع کم در مولد موجب تولید انرژی الکتریکی می¬گردد. اجزای اصلی این سیستم ذخیره انرژی شامل پمپ/ژنراتور، مجرای عبور آب، منبع بالادست و منبع پائین¬دست می‌باشند. هزینه بهره¬برداری این سیستم ذخیره انرژی پائین است اما در عین حال دارای طول عمر طولانی و قابلیت اطمینان بالاست. این سیستم ذخیره انرژی را می¬توان در ظرفیت¬های بزرگ ساخت و به نسبت از سرعت پاسخ مناسبی نیز برخوردارند. در اینگونه از سیستم¬ها می¬توان از دریا، دریاچه و یا رودخانه¬های پرآب برای مخزن پائین‌دست استفاده کرد. بازده این تکنولوژی بسته به ظرفیت واحد، قطر مجرای انتقال آب، توربین¬¬های آبی بکار رفته و نیز اختلاف ارتفاع بین منبع بالادست و پائین¬دست، بین 70% تا 80% می¬باشد.

سیستم ذخیره انرژی هوای فشرده
این تکنولوژی کمپرسوری را بکار می¬برد که در زمان¬های غیر پیک انرژی مازاد را صرف فشرده سازی هوا و ذخیره هوای فشرده شده با فشار بالا در یک مخزن می¬نماید. به هنگام دشارژ (معمولاً در ساعات پیک)، هوای فشرده شده به یک محفظه احتراق توربین گازی وارد و با ترکیب شدن با سوخت موجب چرخش توربین گازی و تولید انرژی الکتریکی می¬شود. این سیستم همانند یک نیروگاه توربین گازی است که مصرف سوخت آن کمتر از 40% سوختی است که در نیروگاه¬های توربین گازی معمولی برای تولید همان مقدار الکتریسیته مصرف می¬شود.
مخازن ذخیره هوای فشرده می¬توانند حفره¬های زیرزمینی طبیعی، غارها، حفره¬های مصنوعی ایجاد شده باشند. معمولاً در ظرفیت¬های بزرگ، جهت ذخیره¬سازی هوای فشرده، از حفره¬های زیرزمینی نظیر مخازن آب و میدان¬های گازی تخلیه شده استفاده می¬شود. تلفات ذخیره¬سازی در این روش کم است و می¬توان انرژی را به مدت طولانی ذخیره نمود. ایراد اصلی این سیستم نیاز به مخزن ذخیره جهت ذخیره هوای فشرده می¬باشد. معمولاً ساخت مخزن مصنوعی جهت ذخیره انرژی به دلیل هزینه زیاد آن مقرون به صرفه نیست.

سیستم¬های ذخیره انرژی باتری
باتری¬ها انرژی الکتریکی را از طریق واکنش¬های شیمیایی ذخیره می¬کنند. به عبارت دیگر شارژ کردن یک باتری سبب واکنش¬های الکتروشیمیایی اجزاء آن می¬گردد و به این ترتیب انرژی را به شکل شیمیایی ذخیره می¬کنند. بر اساس نیاز، واکنش معکوس شیمیایی موجب شارش جریان الکتریکی از باتری به سمت شبکه می¬گردد. یکی از ویژگی-های مهم باتری¬ها زمان پاسخ سریع آنها می¬باشد؛ برخی از باتری¬ها قادرند در کمتر از 20 میلی¬ثانیه به تغییرات بار پاسخ دهند. بازده باتری¬ها بین 70% تا 80% می¬باشد که بستگی به نوع باتری و نیز سیکل استفاده از آن دارد. تلفات ذخیره انرژی باتری¬ها کم است و در عین حال چگالی ذخیره انرژی الکتریکی بالایی دارند. شاید بتوان ایراد اصلی باتری¬ها را طول عمر آنها دانست. معمولاً طول عمر باتری¬ها نسبت به سایر سیستم¬های ذخیره انرژی کوتاه¬تر است و باید به صورت دوره¬ای آنها را جایگزین نمود. باتری¬ها به دلیل تبادلات انرژی از طریق واکنش¬های الکتروشیمیایی، بسیار به شرایط محیطی همچون دما و حرارت حساس هستند و این عوامل موجب کم شدن عمر مفید آنها خواهد شد. با این وجود گسترش روزافزون تولیدات پراکنده و استفاده از انرژی¬های تجدیدپذیر جهت تأمین انرژی الکتریکی موجب استفاده بیش از پیش از باتری¬ها در سیستم¬های قدرت گردیده است. ساختار سلولی باتری¬ها موجب می¬شود که بتوان از طریق اتصال تعداد مختلف سلول¬های باتری، به ظرفیت، توان و ولتاژ دلخواه سیستم ذخیره باتری دست یافت.

سیستم ذخیره انرژی چرخ گردان
چرخ گردان انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و آن را به فرم انرژی جنبشی ذخیره می¬کند. سیستم ذخیره انرژی چرخ گردان شامل یک استوانه دوار عظیم (تشکیل شده از یک قاب متصل شده به یک محور) که توسط یاتاقان¬های مغناطیسی بر روی یک استاتور نگه داشته می¬شوند، می¬باشد. یاتاقان¬های مغناطیسی موجب حذف فرسایش یاتاقان¬ها و افزایش طول عمر سیستم می¬شوند. انرژی جنبشی ذخیره شده در سیستم، متناسب با جرم و مجذور سرعت آن می¬باشد. این استوانه توسط موتور جهت ذخیره انرژی با سرعت بسیار زیادی چرخانده می¬شود و زمانی که نیاز به تولید انرژی الکتریکی است، موتور مذکور به صورت ژنراتور عمل کرده و انرژی جنبشی استوانه متحرک را به انرژی الکتریکی تبدیل می¬کند. بازده چرخه تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس زیاد بوده و بنابراین بازده چرخ گردان بسته به تلفات یاتاقان¬ها، تلفات سیم¬پیچ و سیکل تولید یا ذخیره انرژی بین 85% تا 90% می¬باشد. سیستم ذخیره انرژی چرخ گردان معمولاً دارای طول عمر طولانی می¬باشد و از نظر سازگاری با محیط زیست از کم¬خطرترین تکنولوژی¬های ذخیره انرژی می¬باشند؛ اما به دلیل ماهیت مکانیکی سیستم¬های چرخ گردان، هزینه تعمیرات و نگهداری آنها زیاد است. یکی از معایب این سیستم حفظ ایمنی آن با توجه به سرعت زیاد اجزای مکانیکی در ظرفیت¬های بالاست. جدول زیر مشخصات فنی سیستم ذخیره انرژی چرخ گردان را نشان می¬دهد. تحقیقاتی نیز در زمینه افزایش گشتاور و چگالی انرژی به کمک طراحی¬های جدید و بهبود سیستم خنک کننده جهت حذف گرمای حاصل از چرخش در جریان است.

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.

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.




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :

 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر