DKSESS 100KW OFF GRID/HYBRID همه در یک سیستم انرژی خورشیدی

مقایسه باتری در سیستم ذخیره انرژی
نوع باتری ذخیره انرژی ذخیره انرژی شیمیایی است.با توجه به نوع باتری انتخابی می توان آن را به باتری اسید سرب، باتری لیتیومی، باتری هیدروژنی نیکل، باتری جریان مایع (باتری وانادیوم)، باتری سولفور سدیم، باتری کربن سرب و غیره تقسیم کرد.

1. باتری سرب اسید
باتری های سرب اسیدی شامل کلوئید و مایع (به اصطلاح باتری اسید سرب معمولی) هستند.این دو نوع باتری با توجه به مناطق مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.باتری کلوئیدی دارای مقاومت قوی در برابر سرما است و راندمان انرژی کار آن بسیار بهتر از باتری مایع در دمای زیر 15 درجه سانتیگراد است و عملکرد عایق حرارتی آن عالی است.

باتری سرب-اسید کلوئیدی بهبود یافته در باتری معمولی اسید سرب با الکترولیت مایع است.الکترولیت کلوئیدی برای جایگزینی الکترولیت اسید سولفوریک استفاده می شود که از نظر ایمنی، ظرفیت ذخیره سازی، عملکرد تخلیه و عمر مفید بهتر از باتری معمولی است.باتری سرب-اسید کلوئیدی از الکترولیت ژل استفاده می کند و هیچ مایع آزاد درون آن وجود ندارد.تحت همان حجم، الکترولیت دارای ظرفیت بزرگ، ظرفیت گرمایی زیاد و توانایی اتلاف حرارت قوی است که می تواند از پدیده فرار حرارتی باتری های عمومی جلوگیری کند.خوردگی صفحه الکترود به دلیل غلظت کم الکترولیت ضعیف است.غلظت یکنواخت است و طبقه بندی الکترولیتی وجود ندارد.

باتری سرب اسیدی معمولی نوعی باتری است که الکترود آن عمدتاً از سرب و اکسید آن ساخته شده و الکترولیت آن محلول اسید سولفوریک است.در حالت تخلیه باتری سرب اسید، جزء اصلی الکترود مثبت دی اکسید سرب و جزء اصلی الکترود منفی سرب است.در حالت شارژ، اجزای اصلی الکترودهای مثبت و منفی سولفات سرب است.ولتاژ اسمی یک باتری سرب اسیدی تک سلولی 2.0 ولت است که می تواند تا 1.5 ولت تخلیه شود و تا 2.4 ولت شارژ شود.در کاربرد، شش باتری سرب-اسید تک سلولی اغلب به صورت سری برای تشکیل یک باتری اسمی سرب-اسید 12 ولت و همچنین 24 ولت، 36 ولت، 48 ولت و غیره استفاده می شود.

مزایای آن عمدتا عبارتند از: آب بندی ایمن، سیستم انتشار هوا، تعمیر و نگهداری ساده، عمر طولانی، کیفیت پایدار، قابلیت اطمینان بالا و بدون تعمیر و نگهداری.عیب آن این است که آلودگی سرب زیاد است و چگالی انرژی کم است (یعنی خیلی سنگین).

2. باتری لیتیومی
باتری لیتیومی نوعی باتری با فلز لیتیوم یا آلیاژ لیتیوم به عنوان ماده کاتدی و محلول الکترولیت غیرآبی است.این باتری به دو دسته تقسیم می شود: باتری لیتیوم فلزی و باتری لیتیوم یون.

باتری فلزی لیتیوم به طور کلی از دی اکسید منگنز به عنوان ماده کاتد، فلز لیتیوم یا فلز آلیاژ آن به عنوان ماده کاتد استفاده می کند و از محلول الکترولیت غیر آبی استفاده می کند.باتری‌های لیتیوم یونی معمولاً از اکسیدهای فلزی آلیاژی لیتیوم به عنوان مواد کاتدی، گرافیت به عنوان مواد کاتدی و الکترولیت‌های غیرآبی استفاده می‌کنند.باتری های لیتیوم یونی حاوی لیتیوم فلزی نیستند و قابل شارژ هستند.باتری لیتیومی که ما در ذخیره انرژی استفاده می کنیم یک باتری لیتیوم یونی است که به آن باتری لیتیومی می گویند.

باتری های لیتیومی مورد استفاده در سیستم ذخیره انرژی عمدتاً عبارتند از: باتری فسفات آهن لیتیوم، باتری لیتیومی سه تایی و باتری لیتیوم منگنات.باتری تک دارای ولتاژ بالا، محدوده دمای کاری گسترده، انرژی و راندمان ویژه بالا و میزان تخلیه خود کم است.ایمنی و عمر را می توان با استفاده از مدارهای حفاظتی و یکسان سازی بهبود بخشید.بنابراین، با توجه به مزایا و معایب باتری‌های مختلف، باتری‌های لیتیومی به دلیل داشتن زنجیره صنعتی نسبتاً بالغ، ایمنی، قابلیت اطمینان و سازگاری با محیط زیست، به اولین انتخاب برای نیروگاه‌های ذخیره‌سازی انرژی تبدیل شده‌اند.

مزایای اصلی آن عبارتند از: عمر طولانی، چگالی انرژی ذخیره سازی بالا، وزن سبک و سازگاری قوی.معایب آن ایمنی ضعیف، انفجار آسان، هزینه بالا و شرایط استفاده محدود است.

فسفات آهن لیتیوم
باتری فسفات آهن لیتیوم به باتری لیتیوم یونی اشاره دارد که از فسفات آهن لیتیوم به عنوان ماده کاتد استفاده می کند.مواد کاتدی باتری های لیتیوم یون عمدتاً شامل لیتیوم کبالات، لیتیوم منگنات، اکسید لیتیوم نیکل، مواد سه تایی، فسفات آهن لیتیوم و غیره است. لیتیوم کبالات ماده کاتدی است که توسط اکثر باتری های لیتیوم یون استفاده می شود.

فسفات آهن لیتیوم به عنوان یک ماده باتری لیتیومی تنها در سال های اخیر ظاهر شده است.در سال 2005 بود که یک باتری لیتیوم فسفات آهن با ظرفیت بالا در چین ساخته شد.عملکرد ایمنی و عمر چرخه آن با سایر مواد قابل مقایسه نیست.عمر چرخه شارژ و دشارژ 1C به 2000 بار می رسد.ولتاژ اضافه شارژ یک باتری 30 ولت است که نمی سوزد و سوراخ نمی شود.باتری‌های لیتیوم یونی با ظرفیت زیاد ساخته شده از مواد کاتد فسفات آهن لیتیوم، برای رفع نیازهای شارژ و دشارژ مکرر وسایل نقلیه الکتریکی راحت‌تر به‌صورت سری استفاده می‌شوند.

فسفات آهن لیتیوم غیر سمی، بدون آلودگی، ایمن، مواد خام با منابع گسترده، ارزان، عمر طولانی و مزایای دیگر است.این یک ماده کاتدی ایده آل برای نسل جدید باتری های لیتیوم یونی است.باتری لیتیوم فسفات آهن نیز معایبی دارد.به عنوان مثال، چگالی فشرده سازی مواد کاتد فسفات آهن لیتیوم کم است و حجم باتری فسفات آهن لیتیوم با ظرفیت برابر بزرگتر از باتری های لیتیوم یونی مانند لیتیوم کبالات است، بنابراین در باتری های میکرو هیچ مزیتی ندارد.

با توجه به ویژگی‌های ذاتی لیتیوم فسفات آهن، عملکرد آن در دمای پایین نسبت به سایر مواد کاتدی مانند منگنات لیتیوم پایین‌تر است.به طور کلی، برای یک سلول (توجه داشته باشید که یک سلولی به جای بسته باتری است)، عملکرد اندازه گیری شده بسته باتری در دمای پایین ممکن است کمی بالاتر باشد.

این به شرایط اتلاف گرما مربوط می شود)، میزان نگهداری ظرفیت آن در حدود 60 تا 70 درصد در دمای 0 ℃، 40 تا 55 درصد در - 10 درجه سانتیگراد و 20 ~ 40 درصد در - 20 ℃ است.چنین عملکرد دمای پایین بدیهی است که نمی تواند الزامات استفاده از منبع تغذیه را برآورده کند.در حال حاضر، برخی از تولیدکنندگان با بهبود سیستم الکترولیت، بهبود فرمول الکترود مثبت، بهبود عملکرد مواد و بهبود طراحی ساختار سلول، عملکرد در دمای پایین فسفات آهن لیتیوم را بهبود بخشیده اند.

باتری لیتیومی سه تایی
باتری لیتیوم پلیمری سه تایی به باتری لیتیومی اطلاق می شود که ماده کاتدی آن از جنس لیتیوم نیکل کبالت منگنات (Li (NiCoMn) O2) کاتد سه تایی است.مواد کاتد کامپوزیت سه تایی از نمک نیکل، نمک کبالت و نمک منگنز به عنوان مواد اولیه ساخته شده است.نسبت نیکل، کبالت و منگنز در باتری لیتیوم پلیمری سه تایی را می توان با توجه به نیازهای واقعی تنظیم کرد.باتری با مواد سه تایی به عنوان کاتد از ایمنی بالایی در مقایسه با باتری لیتیوم کبالت برخوردار است، اما ولتاژ آن بسیار پایین است.

مزایای اصلی آن عبارتند از: عملکرد چرخه خوب.عیب این است که استفاده محدود است.با این حال، به دلیل سخت‌تر شدن سیاست‌های داخلی در مورد باتری‌های لیتیومی سه تایی، توسعه باتری‌های لیتیومی سه تایی روند کاهشی دارد.

باتری لیتیوم منگنات
باتری منگنات لیتیوم یکی از امیدوارکننده‌ترین مواد کاتد یون لیتیوم است.در مقایسه با مواد کاتدی سنتی مانند لیتیوم کبالات، منگنات لیتیوم دارای مزایای منابع غنی، هزینه کم، عدم آلودگی، ایمنی خوب، عملکرد ضرب خوب و غیره است. این یک ماده کاتدی ایده آل برای باتری های برق است.با این حال، عملکرد سیکل ضعیف و پایداری الکتروشیمیایی آن تا حد زیادی صنعتی شدن آن را محدود می کند.منگنات لیتیوم عمدتاً شامل منگنات لیتیوم اسپینل و منگنات لیتیوم لایه ای است.منگنات لیتیوم اسپینل دارای ساختاری پایدار است و تولید صنعتی آسان است.محصولات امروزی بازار همه از این ساختار هستند.منگنات لیتیوم اسپینل متعلق به سیستم کریستالی مکعبی، گروه فضایی Fd3m است و ظرفیت ویژه نظری آن 148 میلی آمپر ساعت بر گرم است.به دلیل ساختار تونلی سه بعدی، یون های لیتیوم می توانند به صورت برگشت پذیر از شبکه اسپینل جدا شوند بدون اینکه باعث فروپاشی سازه شوند، بنابراین عملکرد و پایداری عالی در بزرگنمایی دارد.

3. باتری NiMH
باتری NiMH نوعی باتری با عملکرد خوب است.ماده فعال مثبت باتری هیدروژن نیکل Ni (OH) 2 (به نام الکترود NiO)، ماده فعال منفی هیدرید فلز است که آلیاژ ذخیره هیدروژن نیز نامیده می شود (به نام الکترود ذخیره هیدروژن) و الکترولیت محلول هیدروکسید پتاسیم 6mol/L است. .

باتری نیکل متال هیدرید به باتری هیدرید فلز نیکل ولتاژ بالا و باتری هیدرید فلز نیکل ولتاژ پایین تقسیم می شود.

باتری نیکل هیدرید فلزی ولتاژ پایین دارای ویژگی های زیر است: (1) ولتاژ باتری 1.2 ~ 1.3 V است که معادل باتری نیکل کادمیوم است.(2) چگالی انرژی بالا، بیش از 1.5 برابر باتری نیکل کادمیوم.(3) شارژ و تخلیه سریع، عملکرد خوب در دمای پایین؛(4) قابل آب بندی، مقاومت در برابر شارژ و تخلیه قوی؛(5) بدون تولید کریستال دندریتیک، که می تواند از اتصال کوتاه در باتری جلوگیری کند.(6) ایمن و قابل اعتماد، بدون آلودگی به محیط زیست، بدون اثر حافظه و غیره.

باتری هیدروژن نیکل ولتاژ بالا دارای ویژگی های زیر است: (1) قابلیت اطمینان قوی.این محافظ در برابر تخلیه و شارژ بیش از حد خوب است، می تواند نرخ تخلیه شارژ بالا را تحمل کند و تشکیل دندریت ندارد.دارای خاصیت خاص خوبی است.ظرفیت جرم ویژه آن 60A · ساعت بر کیلوگرم است که 5 برابر باتری نیکل کادمیوم است.(2) عمر چرخه طولانی، تا هزاران بار.(3) کاملا مهر و موم شده، تعمیر و نگهداری کمتر.(4) عملکرد دمای پایین بسیار عالی است و ظرفیت به طور قابل توجهی در - 10 ℃ تغییر نمی کند.

مزایای اصلی باتری NiMH عبارتند از: چگالی انرژی بالا، سرعت شارژ و تخلیه سریع، وزن سبک، عمر طولانی، بدون آلودگی محیطی.معایب آن اثر حافظه جزئی، مشکلات مدیریتی بیشتر، و ایجاد آسان ذوب جداکننده باتری است.

4. سلول جریان
باتری جریان مایع نوع جدیدی از باتری است.باتری جریان مایع یک باتری با کارایی بالا است که از الکترولیت مثبت و منفی برای جداسازی و گردش جداگانه استفاده می کند.دارای ویژگی های ظرفیت بالا، زمینه کاربرد گسترده (محیط زیست) و عمر چرخه طولانی است.این یک محصول جدید انرژی در حال حاضر است.

باتری جریان مایع به طور کلی در سیستم نیروگاه ذخیره انرژی استفاده می شود که شامل واحد پشته، واحد ذخیره و تامین محلول الکترولیت و محلول الکترولیت، واحد کنترل و مدیریت و غیره است. هسته از یک پشته تشکیل شده است و (پشته متشکل از ده ها سلول برای واکنش کاهش اکسیداسیون) و یک سلول واحد برای شارژ و تخلیه بر اساس نیازهای خاص به صورت سری، و ساختار آن شبیه به یک پشته پیل سوختی است.

باتری جریان وانادیوم نوع جدیدی از تجهیزات ذخیره انرژی و ذخیره انرژی است.این نه تنها می تواند به عنوان یک دستگاه ذخیره انرژی پشتیبانی برای فرآیندهای تولید انرژی خورشیدی و بادی مورد استفاده قرار گیرد، بلکه می تواند برای تراشیدن اوج شبکه برق برای بهبود پایداری شبکه برق و تضمین امنیت شبکه برق مورد استفاده قرار گیرد.مزایای اصلی آن عبارتند از: طرح انعطاف پذیر، عمر چرخه طولانی، زمان پاسخ سریع، و عدم انتشار مضر.نقطه ضعف آن این است که چگالی انرژی بسیار متفاوت است.

5. باتری سولفور سدیم
باتری سولفور سدیم از قطب مثبت، قطب منفی، الکترولیت، دیافراگم و پوسته تشکیل شده است.برخلاف باتری‌های ثانویه معمولی (باتری‌های سرب اسید، باتری‌های نیکل کادمیوم و غیره)، باتری سدیم گوگرد از الکترود مذاب و الکترولیت جامد تشکیل شده است.ماده فعال قطب منفی سدیم فلز مذاب و ماده فعال قطب مثبت گوگرد مایع و پلی سولفید سدیم مذاب است.باتری ثانویه با فلز سدیم به عنوان الکترود منفی، گوگرد به عنوان الکترود مثبت و لوله سرامیکی به عنوان جداکننده الکترولیت.تحت یک درجه کاری مشخص، یون‌های سدیم می‌توانند به طور برگشت‌پذیر با گوگرد از طریق غشای الکترولیت واکنش داده و آزادسازی و ذخیره انرژی را تشکیل دهند.

به عنوان نوع جدیدی از منبع انرژی شیمیایی، این نوع باتری از زمان پیدایش تا حد زیادی توسعه یافته است.باتری سولفور سدیم از نظر اندازه کوچک، ظرفیت بزرگ، عمر طولانی و کارایی بالایی دارد.به طور گسترده ای در ذخیره سازی انرژی الکتریکی مانند تراشیدن پیک و پر کردن دره، منبع تغذیه اضطراری و تولید برق بادی استفاده می شود.

مزایای اصلی آن به شرح زیر است: 1) دارای انرژی ویژه بالاتر (یعنی انرژی الکتریکی موثر در واحد جرم یا واحد حجم باتری).انرژی ویژه نظری آن 760Wh/Kg است که در واقع از 150Wh/Kg فراتر رفته است، یعنی 3-4 برابر باتری سرب اسیدی.2) در عین حال می تواند با جریان زیاد و توان بالا تخلیه شود.چگالی جریان تخلیه آن به طور کلی می تواند به 200-300 میلی آمپر بر سانتی متر مربع برسد و می تواند 3 برابر انرژی ذاتی خود را در یک لحظه آزاد کند.3) راندمان شارژ و تخلیه بالا.

باتری سدیم سولفور نیز کاستی هایی دارد.دمای کار آن 300-350 ℃ است، بنابراین باتری باید در حین کار گرم شود و گرم نگه داشته شود.با این حال، این مشکل را می توان به طور موثر با استفاده از فناوری عایق حرارتی خلاء با کارایی بالا حل کرد.

6. باتری کربن سرب
باتری کربن سرب نوعی باتری اسید سرب خازنی است که یک فناوری از باتری های اسید سرب سنتی تکامل یافته است.می تواند با افزودن کربن فعال به قطب منفی باتری، عمر باتری اسید سرب را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

باتری کربن سرب نوع جدیدی از باتری فوق العاده است که باتری اسید سرب و خازن فوق العاده را با هم ترکیب می کند: نه تنها مزایای شارژ سریع ظرفیت بزرگ فوق العاده خازن را بازی می کند، بلکه انرژی خاص را نیز بازی می کند. مزیت باتری سرب اسیدی است و عملکرد شارژ و دشارژ بسیار خوبی دارد - می توان آن را در عرض 90 دقیقه به طور کامل شارژ کرد (اگر باتری سرب اسیدی به این ترتیب شارژ و دشارژ شود عمر آن کمتر از 30 برابر است).علاوه بر این، به دلیل افزودن کربن (گرافن)، از پدیده سولفاته شدن الکترود منفی جلوگیری می شود که باعث بهبود یک عامل خرابی باتری در گذشته و افزایش عمر باتری می شود.

باتری کربن سرب مخلوطی از ابرخازن نامتقارن و باتری سرب اسیدی به شکل اتصال موازی داخلی است.به عنوان یک نوع جدید از باتری های فوق العاده، باتری کربن سرب ترکیبی از فن آوری های باتری اسید سرب و ابرخازن است.این یک باتری ذخیره انرژی دو کاره با ویژگی های خازنی و ویژگی های باتری است.بنابراین، نه تنها مزایای شارژ آنی با خازن فوق العاده با ظرفیت زیاد را کاملاً بازی می کند، بلکه به مزایای انرژی باتری های سرب اسیدی نیز می دهد که می توانند در عرض یک ساعت به طور کامل شارژ شوند.عملکرد شارژ و دشارژ خوبی دارد.با توجه به استفاده از فناوری کربن سرب، عملکرد باتری کربن سرب بسیار برتر از باتری سرب اسیدی سنتی است که می تواند در وسایل نقلیه انرژی جدید مانند وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی، دوچرخه های برقی و سایر زمینه ها استفاده شود.همچنین می توان از آن در زمینه ذخیره سازی انرژی های جدید مانند تولید برق بادی و ذخیره انرژی استفاده کرد.