أجهزة تخزين الطاقة الصناعية

في الأيام الخوالي ، كانت الطاقة الكهربائية التي يتم الحصول عليها في محطات توليد الطاقة الكهرومائية تُسلم للمستهلكين على الفور: المصابيح مضاءة ، والمحركات تعمل. اليوم ، ومع توسع قدرات توليد الطاقة بشكل كبير ، فإن مسألة الطرق الفعالة لتخزين الطاقة المولدة قد أثيرت بجدية بعدة طرق ، بما في ذلك مصادر متجددة مختلفة.

كما تعلم ، تنفق البشرية خلال النهار طاقة أكثر بكثير مما تنفقه في الليل. تقع ساعات ذروة الأحمال في المدن في ساعات الصباح والمساء المحددة بدقة ، بينما تولد محطات التوليد (خاصة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وما إلى ذلك) متوسطًا معينًا للطاقة يختلف اختلافًا كبيرًا في أوقات مختلفة من اليوم اعتمادًا على الظروف الجوية.

في مثل هذه الظروف ، ليس من الجيد أن يكون لمحطات الطاقة نوع من التخزين الاحتياطي للكهرباء يمكنه توفير الطاقة المطلوبة في أي وقت من اليوم. دعنا نلقي نظرة على بعض من أفضل التقنيات لحل هذه المشكلة.

تخزين الطاقة الهيدروليكية

أقدم طريقة لم تفقد أهميتها حتى يومنا هذا. يوجد خزانان كبيران للمياه أحدهما فوق الآخر. الماء في الخزان العلوي ، مثل أي جسم مرفوع إلى ارتفاع ، لديه طاقة كامنة أعلى من الماء في الخزان السفلي.

عندما يكون استهلاك الطاقة لمحطة الطاقة منخفضًا ، يتم في ذلك الوقت ضخ المياه إلى الخزان العلوي بواسطة المضخات. خلال ساعات الذروة ، عندما تضطر المحطة إلى تغذية الشبكة بطاقة عالية ، يتم تحويل المياه من الخزان العلوي من خلال التوربينات المهدرجة، وبالتالي توليد طاقة متزايدة.

في ألمانيا ، يتم تطوير مشاريع من هذا النوع من المجمعات المائية لتشييدها لاحقًا في مواقع مناجم الفحم القديمة ، وكذلك في قاع المحيط في مستودعات كروية تم إنشاؤها خصيصًا لهذا الغرض.

تخزين الطاقة على شكل هواء مضغوط

مثل الزنبرك المضغوط ، الهواء المضغوط المحقون في أسطوانة قادر على تخزين الطاقة في شكل محتمل. تم تفريخ التكنولوجيا من قبل المهندسين لفترة طويلة ، لكن لم يتم تنفيذها بسبب تكلفتها العالية. ولكن يمكن تحقيق مستويات عالية جدًا من تركيز الطاقة أثناء ضغط الغاز الثابت بالحرارة باستخدام ضواغط خاصة.

الفكرة هي: أثناء التشغيل العادي ، تضخ المضخة الهواء في الخزان ، وخلال ذروة الأحمال ، يتم إطلاق الهواء المضغوط من الخزان تحت الضغط ويدير توربين المولد. هناك العديد من الأنظمة المماثلة في العالم ، ومن أكبر مطوريها الشركة الكندية Hydrostar.

الملح المصهور كمجمع حراري

الألواح الشمسية إنها ليست الأداة الوحيدة لتحويل الطاقة المشعة للشمس.يمكن للأشعة تحت الحمراء الشمسية ، عند تركيزها بشكل صحيح ، أن تسخن وتذيب الملح وحتى المعدن.

هذه هي الطريقة التي تعمل بها الأبراج الشمسية ، حيث تقوم العديد من العاكسات بتوجيه طاقة الشمس إلى خزان ملح مركب على قمة برج مقام في وسط المحطة. ثم يطلق الملح المصهور الحرارة في الماء ، والتي تتحول إلى بخار يحول توربين المولد.

لذلك ، قبل التحول إلى كهرباء ، يتم تخزين الحرارة أولاً في مجمع حراري يعتمد على الملح المصهور ، وقد تم تطبيق هذه التقنية ، على سبيل المثال ، في دولة الإمارات العربية المتحدة. طورت Georgia Tech جهازًا أكثر كفاءة للتخزين الحراري للمعادن المنصهرة.

البطاريات الكيماوية

بطاريات الليثيوم لمحطات طاقة الرياح - هذه هي نفس تقنية بطاريات الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، فقط سيكون هناك الآلاف من هذه "البطاريات" في التخزين لمحطة الطاقة. التكنولوجيا ليست جديدة ، فهي مستخدمة في الولايات المتحدة اليوم. مثال حديث على مثل هذا المصنع الذي تبلغ طاقته الإنتاجية 4 ميجاوات في الساعة هو ذلك الذي تم بناؤه مؤخرًا بواسطة Tesla في أستراليا. المحطة قادرة على توفير طاقة قصوى تبلغ 100 ميغاواط للحمل.

تسريب مراكم كيميائية

في حالة عدم تحرك الأقطاب الكهربائية في البطاريات التقليدية ، تعمل السوائل المشحونة في البطاريات المتدفقة كأقطاب كهربائية. يتحرك سائلين خلال خلية وقود غشائية يحدث فيها التفاعل الأيوني للأقطاب السائلة وتتولد شحنات كهربائية بعلامات مختلفة في الخلية دون خلط السوائل. يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية الثابتة في الخلية لتزويد الحمل بالطاقة الكهربائية المحملة بهذه الطريقة.

لذلك ، كجزء من مشروع الطاقة الملحية من 4 في ألمانيا ، من المخطط تركيب خزانات بها إلكتروليتات (الفاناديوم ، المياه المالحة ، محلول الكلور أو الزنك) تحت الأرض ، وسيتم تركيب بطارية تدفق 700 ميجاوات في الكهوف المحلية. الهدف الرئيسي من المشروع هو تحقيق التوازن في توزيع الطاقة المتجددة على مدار اليوم لتجنب انقطاع التيار الكهربائي بسبب قلة الرياح أو الطقس الغائم.

تخزين ديناميكي فائق الحدافة

يقوم المبدأ على التحويل الأول للكهرباء - في شكل طاقة حركية لدوران دولاب الموازنة الفائق، وإذا لزم الأمر ، العودة إلى الطاقة الكهربائية (تقوم دولاب الموازنة بتشغيل المولد).

في البداية ، يتم تسريع دولاب الموازنة بواسطة محرك منخفض الطاقة حتى يصل استهلاك الحمل إلى الذروة ، وعندما يصل الحمل إلى الذروة ، يمكن توصيل الطاقة المخزنة بواسطة دولاب الموازنة بعدة مرات طاقة أكبر. لم تجد هذه التقنية تطبيقًا صناعيًا واسعًا ، ولكنها تعتبر واعدة للاستخدام في مصادر الطاقة القوية غير المنقطعة.