كيف يتم تخزين الطاقة
يمكن أن تكون الطاقة المخزنة ميكانيكية أو ثقالية أو هيدروليكية أو هوائية، الأمثلة الشائعة هي المكثفات والزنبركات، مكونات مرتفعة، الحذافات الدوارة، أنظمة الرفع الهيدروليكية الهواء والغاز والبخار وضغط الماء، الحبوب المنحدرة، ومن السمات المميزة لقطاع الطاقة الكهربائية أن كمية الكهرباء التي يمكن توليدها ثابتة نسبيًا على مدى فترات زمنية قصيرة.
تشمل خيارات التخزين البطاريات أو الأنظمة الحرارية أو الميكانيكية، يمكن إقران كل هذه التقنيات ببرنامج يتحكم في شحن وتفريغ الطاقة، حيث يوجد حاليًا أكثر من 150.000 ميجا واط من أنظمة التخزين المركبة في جميع أنحاء العالم، يمكن أن يشير تخزين الطاقة إلى مجموعة واسعة من التقنيات والأساليب لإدارة الطاقة، هناك عدد من التقنيات ذات الصلة بالمنشآت التجارية والصناعية، والتي يمكن أن تعمل كمنظم لتخزين الطاقة قائمة بذاتها أو جنبًا إلى جنب مع تركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية:
- بطاريات الحالة الصلبة، غالبًا ما يتم إقران البطاريات بنظام برمجي ذكي يمكنه شحنها وتفريغها على أساس استخدام الطاقة في المبنى وأنماط الطقس وأنماط الاستخدام التاريخية.
- بطاريات التدفق، نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن حيث يتم تخزين الطاقة مباشرة في محلول الإلكتروليت، تشمل الفوائد عادةً دورة حياة أطول وأوقات استجابة سريعة.
- الحذافات، تخزن هذه الأنظمة الكهرباء في شكل طاقة حركية، إذا تذبذبت الطاقة أو انخفضت، سيستمر الدوار في الدوران ويمكن تحويل الطاقة الحركية إلى كهرباء، الحذافات مفيدة لجودة الطاقة وموثوقيتها.
- التخزين الحراري، تتيح التقنيات الحرارية توفير احتياطيات طاقة مؤقتة على شكل حرارة أو برودة، تخزين الجليد، على سبيل المثال يعمل عن طريق صنع الثلج في غير ساعات الذروة عندما تكون المعدلات منخفضة، عندما يزداد الطلب وترتفع المعدلات، يقوم نظام الثلج بإيقاف تشغيل مكيف الهواء ويستخدم الثلج المخزن لتوفير التبريد.
يساعد تخزين الطاقة في التفوق على الحواجز مقابل الطاقة المتجددة المتقطعة، وهو جزء هام داخل نظام الطاقة المستدامة، إن أكثر طرق التخزين شيوعًا هي الطاقة الكهرومائية للتخزين بالضخ، والتي تتطلب مواقع ذات اختلافات كبيرة في الارتفاع والوصول إلى المياه، البطاريات، وخاصة بطاريات الليثيوم أيون، والمنتشرة على نطاق واسع، وعادة ما تخزن البطاريات الكهرباء لفترات قصيرة.
كما أن البحث مستمر في التكنولوجيا مع القدرة على الاستمرار خلال المواسم، حيث انخفضت تكاليف البطاريات على نطاق واسع في الولايات المتحدة بحوالي 70٪ منذ عام 2015، ولكن التكلفة وانخفاض كثافة الطاقة في عدد البطاريات يجعلها غير عملية بالنسبة لتخزين الطاقة الكبير جدًا، واللازم لموازنة الاختلافات بين الفصول في إنتاج الطاقة، تم تنفيذ تخزين الطاقة الكهرومائية التي يتم ضخها وتحويل الطاقة إلى غاز وتحويل الكهرباء إلى غاز والعكس بسعة للاستخدام لعدة أشهر في بعض المواقع.
يسعى برنامج تخزين الطاقة أيضًا إلى تحسين كثافة تخزين الطاقة من خلال إجراء البحوث في الإلكتروليتات المتقدمة لبطاريات التدفق، وتطوير بطاريات الصوديوم ذات درجة الحرارة المنخفضة، جنبًا إلى جنب مع الأقطاب الكهربائية النانوية ذات الخصائص الكهروكيميائية المحسنة في (Power Electronics).
كما يجري البحث في مواد جديدة عالية الجهد والطاقة والتردد وفجوة واسعة النطاق مثل كربيد السيليكون ونتريد الغاليوم، بالإضافة إلى ذلك فإن أنظمة تحويل الطاقة المتقدمة التي تستخدم مغناطيسات متقدمة ومكثفات عالية الجهد والتعبئة وأدوات التحكم المتقدمة لزيادة كثافة الطاقة والأداء مستمر بشكل كبير.
برنامج تخزين الطاقة في OE
نظرًا لأنه يمكن تطبيق تقنية تخزين الطاقة على عدد من المجالات التي تختلف في متطلبات الطاقة، يقوم برنامج تخزين الطاقة في (OE) بإجراء البحث والتطوير على مجموعة متنوعة من تقنيات التخزين، تتضمن هذه القاعدة التقنية الواسعة البطاريات التقليدية والمتقدمة والمكثفات الكهروكيميائية والحذافات وإلكترونيات الطاقة وأنظمة التحكم وأدوات البرمجيات لتحسين التخزين وحجمه، يعمل برنامج تخزين الطاقة بشكل وثيق مع شركاء الصناعة، والعديد من مشاريعه يتم تقاسمها بشكل كبير.
كما يتعاون البرنامج أيضًا مع المرافق ومؤسسات الطاقة بالولاية مثل لجنة كاليفورنيا للطاقة، ومركز الطاقة النظيفة في ماساتشوستس (MASS CEC)، و (Oregon DOE )، على سبيل المثال، لتصميم وشراء وتركيب وتشغيل منشآت التخزين الرائدة الرئيسية التي يصل حجمها إلى عدة ميجاوات، كما يدعم الدراسات التحليلية حول الأداء الفني والاقتصادي لتقنيات التخزين بالإضافة إلى التقييمات الفنية لكل من مكونات أنظمة (ES) وأنظمة التشغيل، يمكن أن يوفر تخزين الطاقة المحسن فوائد متعددة لكل من صناعة الطاقة وعملائها.
