DKSESS 100KW SARE GABEKO/HIBRIDOA EGUZKI-ENERGIA SISTEMA GUZTIA BATEN

Energia biltegiratzeko sistemetako baterien konparaketa
Bateria motako energia biltegiratzea energia kimikoaren biltegiratzea da. Aukeratutako bateria motaren arabera, berun-azidozko bateria, litiozko bateria, nikel hidrogenozko bateria, likido-fluxuko bateria (banadiozko bateria), sodio-sufrezko bateria, berun-karbonozko bateria eta abar bana daiteke.

1. Berun-azidozko bateria
Berun-azidozko bateriek koloideak eta likidoak (berun-azidozko bateria arruntak deiturikoak) barne hartzen dituzte. Bi bateria mota hauek eskualde desberdinen arabera erabiltzen dira. Koloidezko bateriak hotzarekiko erresistentzia handia du, eta bere funtzionamendu-energia-eraginkortasuna askoz hobea da bateria likidoarena baino tenperatura 15 °C-tik behera dagoenean, eta bere isolamendu termikoaren errendimendua bikaina da.

Berun-azido koloidaleko bateria elektrolito likidoa duen berun-azido bateria arruntaren hobekuntza bat da. Elektrolito koloidala azido sulfuriko elektrolitoa ordezkatzeko erabiltzen da, eta hau bateria arrunta baino hobea da segurtasunari, biltegiratze-ahalmenari, deskargatze-errendimenduari eta zerbitzu-bizitzari dagokionez. Berun-azido koloidaleko bateriak gel elektrolitoa erabiltzen du, eta ez dago barruan likido librerik. Bolumen beraren pean, elektrolitoak ahalmen handia, bero-ahalmen handia eta beroa xahutzeko gaitasun handia ditu, eta horrek bateria orokorren ihes termikoaren fenomenoa saihestu dezake; Elektrodo-plakaren korrosioa ahula da elektrolito-kontzentrazio baxua dela eta; Kontzentrazioa uniformea ​​da eta ez dago elektrolito-estratifikaziorik.

Berun-azidozko bateria arrunta berunez eta haren oxidoz osatutako elektrodo mota bat da, eta elektrolitoa azido sulfuriko disoluzioa. Berun-azidozko bateriaren deskarga-egoeran, elektrodo positiboaren osagai nagusia berun dioxidoa da, eta elektrodo negatiboarena, berriz, beruna; karga-egoeran, elektrodo positibo eta negatiboen osagai nagusiak berun sulfatoa dira. Berun-azidozko bateria zelula bakarreko baten tentsio nominala 2,0 V da, eta 1,5 V-ra deskargatu eta 2,4 V-ra kargatu daiteke; Aplikazioan, sei berun-azidozko bateria zelula bakarreko seriean erabiltzen dira askotan 12 V-ko berun-azidozko bateria nominal bat osatzeko, baita 24 V, 36 V, 48 V, etab. ere.

Bere abantailak hauek dira nagusiki: zigilatze segurua, airea askatzeko sistema, mantentze-lan erraza, zerbitzu-bizitza luzea, kalitate egonkorra, fidagarritasun handia eta mantentze-lanik gabekoa; desabantaila da berun-kutsadura handia dela eta energia-dentsitatea baxua dela (hau da, astunegia).

2. Litiozko bateria
"Litiozko bateria" litio metalezko edo litiozko aleaziozko katodo-materiala eta ur gabeko elektrolito-soluzioa dituen bateria mota bat da. Bi kategoriatan banatzen da: litio metalezko bateria eta litio ioizko bateria.

Litio metalezko bateriek, oro har, manganeso dioxidoa erabiltzen dute katodo material gisa, litio metala edo bere aleazio metala katodo material gisa, eta elektrolito ez-urtsua erabiltzen dute. Litio ioizko bateriek, oro har, litio aleazio metal oxidoak erabiltzen dituzte katodo material gisa, grafitoa katodo material gisa eta elektrolito ez-urtsuak. Litio ioizko bateriek ez dute litio metalikorik eta kargatu daitezke. Energia biltegiratzean erabiltzen dugun litio bateria litio ioizko bateria da, "litio bateria" deitzen dena.

Energia biltegiratzeko sisteman erabiltzen diren litiozko baterien artean hauek daude batez ere: litio burdin fosfatozko bateria, litiozko hirutar bateria eta litio manganatozko bateria. Bateria bakarrak tentsio handia, funtzionamendu-tenperatura-tarte zabala, energia eta eraginkortasun espezifiko handia eta autodeskarga-tasa baxua ditu. Segurtasuna eta bizitza hobetu daitezke babes- eta berdintze-zirkuituak erabiliz. Beraz, bateria desberdinen abantailak eta desabantailak kontuan hartuta, litiozko bateriak energia biltegiratzeko zentraletarako lehen aukera bihurtu dira, industria-kate nahiko heldua dutelako, segurtasuna, fidagarritasuna eta ingurumenarekiko errespetua direlako.

Bere abantaila nagusiak hauek dira: zerbitzu-bizitza luzea, biltegiratze-energia dentsitate handia, pisu arina eta moldagarritasun handia; desabantailak segurtasun eskasa, leherketa erraza, kostu handia eta erabilera-baldintza mugatuak dira.

Litio burdin fosfatoa
Litio burdin fosfato bateriak litio burdin fosfatoa katodo material gisa erabiltzen duen litio ioi bateriari egiten dio erreferentzia. Litio ioi baterien katodo materialen artean, batez ere litio kobalatoa, litio manganatoa, litio nikel oxidoa, material ternarioak, litio burdin fosfatoa eta abar daude. Litio kobalatoa da litio ioi bateria gehienek erabiltzen duten katodo materiala.

Litio burdin fosfatoa litiozko bateria-material gisa azken urteotan agertu zen. 2005ean garatu zen Txinan litio burdin fosfatozko bateria bat, edukiera handikoa. Bere segurtasun-errendimendua eta ziklo-bizitza beste material batzuekin paregabeak dira. 1C kargatzeko eta deskargatzeko ziklo-bizitza 2000 aldiz iristen da. Bateria bakar baten gainkarga-tentsioa 30V-koa da, eta ez da erreko eta zulatuko, ez da lehertuko. Litio burdin fosfatozko katodo-materialez egindako edukiera handiko litio ioizko bateriak errazago erabiltzen dira seriean, ibilgailu elektrikoen kargatze eta deskargatze maiztasunaren beharrak asetzeko.

Litio burdin fosfatoa ez da toxikoa, kutsadurarik gabekoa, segurua, lehengai ugari ditu, merkea da, iraupen luzekoa du eta beste abantaila batzuk ditu. Litio ioizko baterien belaunaldi berrietarako katodo material aproposa da. Litio burdin fosfato bateriek ere baditu desabantailak. Adibidez, litio burdin fosfato katodo materialaren trinkotze dentsitatea txikia da, eta edukiera berdineko litio burdin fosfato baterien bolumena handiagoa da litio kobalato bezalako litio ioizko baterien baino, beraz, ez du abantailarik mikro baterietan.

Litio burdin fosfatoaren berezko ezaugarriengatik, tenperatura baxuko errendimendua beste katodo material batzuekin alderatuta okerragoa da, hala nola litio manganatoarekin alderatuta. Oro har, zelula bakarrerako (kontuan izan bateria-pakete bat baino zelula bakarrekoa dela), bateria-paketearen tenperatura baxuko errendimendu neurtua apur bat handiagoa izan daiteke.

Honek beroa xahutzeko baldintzekin lotuta dago), bere atxikipen-tasa % 60~70 ingurukoa da 0 ℃-tan, % 40~55ekoa -10 ℃-tan eta % 20~40koa -20 ℃-tan. Tenperatura baxuko errendimendu horrek, jakina, ez ditu betetzen energia-horniduraren erabilera-eskakizunak. Gaur egun, fabrikatzaile batzuek litio-burdin fosfatoaren tenperatura baxuko errendimendua hobetu dute elektrolito-sistema hobetuz, elektrodo positiboaren formula hobetuz, materialaren errendimendua hobetuz eta zelula-egituraren diseinua hobetuz.

Litiozko bateria ternarioa
Litio polimero ternarioko bateriak litio nikel kobalto manganatoa (Li (NiCoMn) O2) duen katodo material ternarioa adierazten du. Katodo konposatu ternarioko materiala nikel gatzez, kobalto gatzez eta manganeso gatzez egina dago lehengai gisa. Nikel, kobalto eta manganesoaren proportzioa polimero ternarioko litio baterian behar errealen arabera egokitu daiteke. Katodo ternarioko materiala duen bateriak segurtasun handia du litio kobalto bateriekin alderatuta, baina bere tentsioa baxuegia da.

Bere abantaila nagusiak hauek dira: ziklo-errendimendu ona; desabantaila erabilera mugatua dela da. Hala ere, litiozko bateria ternariei buruzko barne-politikak gogortu direnez, litiozko bateria ternarien garapena moteldu egiten da.

Litio manganatozko bateria
Litio manganatozko bateria litio ioizko katodo material itxaropentsuenetako bat da. Litio kobalatoa bezalako katodo material tradizionalekin alderatuta, litio manganatoak baliabide aberatsak, kostu baxua, kutsadurarik eza, segurtasun ona, biderkatze-errendimendu ona eta abar ditu abantailak. Potentzia baterien katodo material aproposa da. Hala ere, bere ziklo-errendimendu eskasak eta egonkortasun elektrokimikoak asko mugatzen dute industrializazioa. Litio manganatoak batez ere espinela litio manganatoa eta geruzadun litio manganatoa ditu. Espinela litio manganatoak egitura egonkorra du eta erraz gauzatzen da industria-ekoizpenean. Gaur egungo merkatuko produktu guztiak egitura horretakoak dira. Espinela litio manganatoa kristal-sistema kubikoari dagokio, Fd3m espazio-taldeari, eta edukiera espezifiko teorikoa 148mAh/g da. Hiru dimentsioko tunel-egiturari esker, litio ioiak espinela saretik alderantzikagarriki desmuntatu daitezke egituraren kolapsoa eragin gabe, beraz, handitze-errendimendu eta egonkortasun bikaina du.

3. NiMH bateria
NiMH bateria errendimendu oneko bateria mota bat da. Nikel hidrogeno baterien substantzia aktibo positiboa Ni (OH) 2 da (NiO elektrodo deritzona), substantzia aktibo negatiboa metal hidruroa da, hidrogeno biltegiratze aleazioa ere deitua (hidrogeno biltegiratze elektrodo deritzona), eta elektrolitoa 6 mol/L potasio hidroxido disoluzioa da.

Nikel metal hidrurozko bateriak tentsio handiko nikel metal hidrurozko bateriak eta tentsio baxuko nikel metal hidrurozko bateriak bitan banatzen dira.

Nikel metal hidrurozko bateriaren tentsio baxuko tentsioak ezaugarri hauek ditu: (1) Bateriaren tentsioa 1,2~1,3 V da, nikel kadmiozko bateriaren baliokidea; (2) Energia-dentsitate handia, nikel kadmiozko bateriarenaren 1,5 aldiz baino gehiago; (3) Kargatze eta deskargatze azkarra, tenperatura baxuetan errendimendu ona; (4) Zigilagarria, gehiegizko kargatze eta deskargatze erresistentzia handia; (5) Kristal dendritikorik ez du sortzen, eta horrek baterian zirkuitulaburra eragozten du; (6) Segurua eta fidagarria, ingurumena kutsatzen ez duena, memoria efekturik ez duena, etab.

Nikel hidrogenozko tentsio handiko bateriak ezaugarri hauek ditu: (1) Fidagarritasun handia. Gehiegizko deskarga eta gehiegizko kargaren aurkako babes ona du, karga-deskargatze-tasa handia jasan dezake eta ez du dendritarik eratzen. Propietate espezifiko onak ditu. Bere masa-ahalmen espezifikoa 60A · h/kg da, nikel kadmiozko bateriarena baino 5 aldiz handiagoa. (2) Ziklo-bizitza luzea, milaka aldiz ere bai. (3) Guztiz zigilatuta, mantentze-lan gutxiago. (4) Tenperatura baxuko errendimendua bikaina da, eta ahalmena ez da nabarmen aldatzen -10 ℃-tan.

NiMH baterien abantaila nagusiak hauek dira: energia-dentsitate handia, kargatzeko eta deskargatzeko abiadura azkarra, pisu arina, zerbitzu-bizitza luzea, ingurumen-kutsadurarik eza; desabantailak memoria-efektu txikia, kudeaketa-arazo gehiago eta bateria-bereizgailu bakarra urtzeko erraztasuna dira.

4. Fluxu-zelula
Fluxu likidoko bateria bateria mota berri bat da. Fluxu likidoko bateria errendimendu handiko bateria bat da, elektrolito positiboa eta negatiboa erabiltzen dituena bereizteko eta bereizita zirkulatzeko. Edukiera handiko, aplikazio eremu zabaleko (ingurumena) eta ziklo-bizitza luzeko ezaugarriak ditu. Gaur egungo energia produktu berria da.

Fluxu likidoko bateria normalean energia biltegiratzeko zentral elektrikoen sistemetan erabiltzen da, eta pila-unitatea, elektrolito-soluzioa eta elektrolito-soluzioa biltegiratzeko eta hornitzeko unitatea, kontrol eta kudeaketa unitatea eta abar ditu. Nukleoa pila batez eta (pila oxidazio-erredukzio erreakziorako dozenaka zelulaz osatuta dago) eta seriean dauden eskakizun espezifikoen arabera kargatzeko eta deskargatzeko zelula bakar batez osatuta dago, eta bere egitura erregai-pila baten antzekoa da.

Vanadio-fluxuko bateria energia biltegiratzeko eta energia biltegiratzeko ekipamendu mota berria da. Ez da soilik eguzki- eta haize-energia sortzeko prozesuetarako energia biltegiratzeko gailu laguntzaile gisa erabil daiteke, baita sare elektrikoaren gailurrak murrizteko ere, sare elektrikoaren egonkortasuna hobetzeko eta sare elektrikoaren segurtasuna bermatzeko. Bere abantaila nagusiak hauek dira: diseinu malgua, ziklo-bizitza luzea, erantzun-denbora azkarrak eta isuri kaltegarririk eza; desabantaila da energia-dentsitatea asko aldatzen dela.

5. Sodio eta sufrezko bateria
Sodio-sufre bateria polo positiboaz, polo negatiboaz, elektrolitoz, diafragmaz eta oskolaz osatuta dago. Ohiko bigarren mailako bateriak ez bezala (berun-azido bateriak, nikel kadmio bateriak, etab.), sodio-sufre bateria elektrodo urtu batez eta elektrolito solidoz osatuta dago. Polo negatiboaren substantzia aktiboa sodio metal urtua da, eta polo positiboaren substantzia aktiboa sufre likidoa eta sodio polisulfuro urtua. Bigarren mailako bateriak sodio metala elektrodo negatibo gisa, sufrea elektrodo positibo gisa eta hodi zeramikoa elektrolito bereizgailu gisa ditu. Funtzionamendu-maila jakin baten pean, sodio ioiek modu itzulgarrian erreakziona dezakete sufrearekin elektrolito mintzaren bidez energia askatu eta biltegiratuz.

Energia kimiko mota berri gisa, bateria mota hau asko garatu da sortu zenetik. Sodio sufrezko bateria tamaina txikikoa, edukiera handikoa, iraupen luzekoa eta eraginkortasun handikoa da. Oso erabilia da energia elektrikoa biltegiratzeko, hala nola gailurren arintzea eta haranak betetzea, larrialdietako energia hornidura eta haize-energia sortzea.

Bere abantaila nagusiak hauek dira: 1) Energia espezifiko handiagoa du (hau da, bateriaren masa-unitateko edo bolumen-unitateko energia elektriko eraginkorra). Bere energia espezifiko teorikoa 760Wh/Kg da, eta benetan 150Wh/Kg gainditu du, berun-azidozko bateriaren 3-4 aldiz. 2) Aldi berean, korronte handiarekin eta potentzia handiarekin deskargatu dezake. Bere deskarga-korronte dentsitatea, oro har, 200-300mA/cm2-ra irits daiteke, eta berezko energiaren 3 aldiz askatu dezake berehala; 3) Kargatzeko eta deskargatzeko eraginkortasun handia.

Sodio sufrezko bateriak ere gabeziak ditu. Bere funtzionamendu-tenperatura 300-350 ℃-koa da, beraz, bateria berotu eta epel mantendu behar da funtzionamenduan zehar. Hala ere, arazo hau modu eraginkorrean konpondu daiteke hutsean isolamendu termikoko errendimendu handiko teknologia erabiliz.

6. Berun-karbonozko bateria
Berun-karbonozko bateria berun-azidozko bateria kapazitibo mota bat da, berun-azidozko bateria tradizionaletik eboluzionatutako teknologia. Berun-azidozko baterien bizitza nabarmen hobetu dezake bateriaren polo negatiboari karbono aktiboa gehituz.

Berun-karbonozko bateria super bateria mota berri bat da, berun-azidozko bateria eta super kondentsadorea konbinatzen dituena: ez ditu super kondentsadorearen berehalako kargatze-ahalmen handiko abantailak soilik aprobetxatzen, baita berun-azidozko bateriaren energia-abantaila espezifikoa ere, eta kargatzeko eta deskargatzeko errendimendu oso ona du: 90 minututan kargatu daiteke guztiz (berun-azidozko bateria horrela kargatzen eta deskargatzen bada, bere iraupena 30 aldiz baino gutxiago da). Gainera, karbonoa (grafenoa) gehitzen zaionez, elektrodo negatiboaren sulfatazio-fenomenoa eragozten da, eta horrek bateriaren iraganeko matxura-faktorea hobetzen du eta bateriaren iraupena luzatzen du.

Berun-karbono bateria barneko konexio paraleloan superkondentsadore asimetriko baten eta berun-azido bateria baten nahasketa da. Super bateria mota berri gisa, berun-karbono bateria berun-azido bateriaren eta superkondentsadorearen teknologien konbinazioa da. Energia biltegiratzeko funtzio bikoitzeko bateria da, ezaugarri kapazitiboak eta bateriaren ezaugarriak dituena. Beraz, ez ditu soilik gaitasun handiko superkondentsadorearen berehalako potentzia kargatzearen abantailak aprobetxatzen, baita berun-azido baterien energia abantailak ere, ordubetean guztiz kargatu daitezkeenak. Kargatzeko eta deskargatzeko errendimendu ona du. Berun-karbono teknologia erabiltzeari esker, berun-karbono bateriaren errendimendua askoz hobea da berun-azido bateria tradizionalarena baino, eta energia berriko ibilgailuetan erabil daiteke, hala nola ibilgailu elektriko hibridoetan, bizikleta elektrikoetan eta beste arlo batzuetan; energia biltegiratze berriaren arloan ere erabil daiteke, hala nola haize-energia sortzean eta energia biltegiratzean.