Akkukasvit, paristojen käyttö sähköenergian varastointiin
Yksi tehokkaimmista ja lupaavimmista tavoista varastoida sähköenergiaa sen varastointitiheyden kannalta on akkuihin perustuvien varastointilaitosten käyttö, jotka mahdollistavat energian varastoinnin kemiallisessa muodossa.
Akkuvoimalaitokset ovat erityisen hyödyllisiä silloin, kun on tarpeen tarjota lyhytaikaista apuhuipputehoa, jolloin vältetään sähkökatkokset kuluttajille.
Näin ollen akkuvoimalaitoksilla on toimintaperiaatteensa mukaisesti monia yhteisiä piirteitä tavanomaisten jatkuvien energialähteiden kanssa, jotka eroavat kuitenkin rakenteen suuremmasta koosta. Aseman akkuille on varattu erillinen huone, joka on samanlainen kuin suuri varasto tai useita kontteja.
Kuten keskeytymättömässä virransyöttötekniikassa, tässäkin on ominaispiirre, joka koostuu siitä, että akkuihin varastoitunutta sähkökemiallista energiaa voidaan käyttää yksinomaan tasavirran muodossa.
Mutta koska tavanomaiset verkot vaativat vaihtovirtaa saadakseen, on tarpeen suorittaa lisämuunnos akkuihin varastoidusta energiasta. Siksi korkeajännitevirta on paljon sopivampi siirtää energiaa kaukaa, saadaan käyttämällä tehokkaita tyristoriinverttereitä, jotka ovat välttämättä osa voimalaitoksia.
Tietyssä asennuksessa käytettyjen akkujen tyyppi määräytyvät niiden kustannusten, suorituskykyvaatimusten (varastoitu energia, käytettävissä oleva teho) ja odotettavissa oleva käyttöikä. 1980-luvulla varastovoimalaitoksista löytyi vain lyijyakkuja. 1990-luvulla ja 2000-luvun alussa ilmestyi nikkeli-kadmium- ja natriumrikkiakut.
Nykyään litiumioniakkujen hintojen laskun vuoksi (autoteollisuuden nopean kehityksen vuoksi) käytetään pääasiassa litiumionia. Läpivirtausakkujärjestelmiä on jo paikoin ilmestynyt. Lyijyhappoliuoksia löytyy kuitenkin edelleen joistakin budjettirakennuksista.
Akkuvoimaloiden etu pumppuvoimaloihin verrattuna on ilmeinen. Ei ole jatkuvasti liikkuvia osia, käytännössä ei melulähteitä. Akkuvoimalaitoksen käynnistämiseen riittää muutama kymmenen millisekuntia, jonka jälkeen se voi heti toimia täydellä teholla.
Tämän edun ansiosta akkulaitokset kestävät helposti maksimikuormituksia, joita laitteet eivät edes näe kriittisinä, joten tällainen asema voi toimia maksimissaan tuntikausia.
Sanomattakin on selvää, että akkuasemat selviävät helposti verkon huippukuormituksen aiheuttamien jännitteenvaihteluiden vaimentamisesta. Niiden ansiosta kaupungit ja kokonaiset alueet voidaan suojata liikenneruuhkien aiheuttamilta sähkökatkoilta.
Sama koskee akkuvoimaloiden toimintaa uusiutuvien autonomisten energialähteiden yhteydessä, nykyään se on kokonainen toimiala.
Uusiutuva energia [uusiutuvan energian tuotanto (renewable energy)] — Taloustieteen, tieteen ja teknologian ala, joka kattaa uusiutuvia energialähteitä käyttämällä saadun sähkö-, lämpö- ja mekaanisen energian tuotannon, siirron, muuntamisen, keräämisen ja kulutuksen.
minulla on erityyppisiä paristoja on etuja ja haittoja. Jotkut (natrium-rikki) toimivat hyvin vakiotilassa, esimerkiksi yhdessä autonomisten energialähteiden kanssa, mutta ovat alttiita korroosiolle ja vanhenemiselle, vaikka niitä ei käytetä. Toiset kärsivät kulumisesta yksinkertaisesti nopeiden lataus- ja purkujaksojen suuren määrän vuoksi.
Jotkut akut vaativat säännöllistä huoltoa (lyijyhappoakut on ladattava vedellä), kaasunpoistoa räjähdyksen estämiseksi jne.
Nykyaikaisemmat tiivistetyt litiumioniakut voivat toimia pitkään ilman huoltoa, niiden kuntoa valvoo elektroniikka ja antaa tarvittaessa signaalin kennon vaihtotarpeesta.
Nykyaikainen esimerkki on yksi maailman suurimmista voimalaitoksista – Hornsdale Power Reserve, joka toimii yhdessä Hornsdalen tuulivoimalan kanssa. Tesla rakensi sen vuoden 2017 lopulla.
Vuoden 2018 alussa, kun Etelä-Australia kärsi taloudellisia tappioita, asema toi omistajilleen lähes miljoona dollaria sähkön toimittamiseen verkkoon 14 000 Australian dollarilla megawattitunnilta. Laitos pystyy tuottamaan jatkuvasti 30 MW 3 tuntia ja 70 MW 10 minuuttia.
100 MW on voimalaitoksen suunniteltu kokonaiskapasiteetti. Aseman koko akkukapasiteetti, 129 MWh, koostuu useista miljoonista Samsung 21700 litiumionikennoista (3000-5000 mAh).
Järjestelmä pitää sähkönkuluttajien verkon luotettavasti vakaana myös silloin, kun tuulen nopeus on erittäin alhainen. Vuonna 2020 laitoksen kapasiteetti on nostettu 194 MWh:iin ja suunnittelukapasiteetti on 150 MW.
Esimerkki vanhasta tekniikasta on akkuvoimalaitos Chinossa, Kaliforniassa, vuosina 1988–1997. Tehdas sisälsi 8 256 lyijyakkua kahdessa hallissa.
Rakenne toimii staattisena muodonmuutosliitoksena loisteho ja kuluttajien suojaaminen sähkökatkoilta sähkökatkojen aikana. Sen huipputeho oli 14 MW ja akun kokonaiskapasiteetti 40 MWh.
Katso myös:
Yleisimmät teollisuusenergian varastointilaitteet
Miten kineettisen energian varastointilaitteet toimivat ja toimivat energiateollisuudessa?
Vauhtipyörän energian varastointi