سیستم‌های ذخیره‌سازی و شارژ نوری نوع جدیدی از زیرساخت‌های انرژی هستند که تولید انرژی خورشیدی را ترکیب می‌کنند.ذخیره انرژیو شارژ وسایل نقلیه الکتریکی آنها می توانند خدمات انرژی پاک و راحت را برای مناطق شهری و روستایی، به ویژه برای مناطقی که منبع تغذیه کافی ندارند یا قیمت برق بالا دارند، ارائه دهند. با این حال، سیستم‌های ذخیره‌سازی و شارژ نوری نیز با چالش‌هایی مانند متناوب بودن و عدم قطعیت انرژی خورشیدی، هزینه بالا و راندمان پایین ذخیره‌سازی انرژی، و هماهنگی و مدیریت منابع و بارهای انرژی متعدد مواجه هستند.
ذخیره انرژی چگونه می تواند کمک کند
ذخیره‌سازی انرژی جزء کلیدی سیستم‌های ذخیره‌سازی و شارژ نوری است، زیرا می‌تواند به تعادل عرضه و تقاضای برق، بهبود قابلیت اطمینان و پایداری سیستم و کاهش هزینه عملیات و ردپای کربن سیستم کمک کند.
انواع مختلفی از فناوری های ذخیره سازی انرژی وجود دارد که می توانند در سیستم های ذخیره سازی و شارژ نوری استفاده شوند، مانند:
باتری ها: این دستگاه ها انرژی شیمیایی ذخیره شده را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. آنها را می توان در مقیاس های مختلف، از خانگی گرفته تا سطح شبکه استفاده کرد و در سال های اخیر ارزان تر و کارآمدتر شده اند. آنها می توانند پاسخ سریع و توان خروجی بالا را برای کاربردهای کوتاه مدت، مانند تراشیدن پیک، تنظیم فرکانس و کنترل ولتاژ ارائه دهند.
هیدرولیک پمپ شده: این روش شامل پمپاژ آب در سربالایی در زمان تقاضای کم انرژی و رهاسازی آن از طریق توربین ها برای تولید برق در زمان های تقاضای زیاد است. این پرکاربردترین شکل ذخیره انرژی است، به ویژه برای کاربردهای در مقیاس بزرگ. این می‌تواند ذخیره‌سازی کم‌هزینه و طولانی‌مدت را برای برنامه‌های برق انبوه، مانند تسطیح بار، ذخیره چرخش و استارت سیاه فراهم کند.
ذخیره انرژی حرارتی: این تکنیک شامل ذخیره گرما یا سرما در موادی مانند آب، نمک مذاب، یخ یا مواد تغییر فاز است. می توان از آن برای تامین گرمایش یا سرمایش ساختمان ها یا فرآیندهای صنعتی یا برای تولید برق با استفاده از توربین های بخار یا موتورهای حرارتی استفاده کرد. می تواند استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی را افزایش داده و وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد.
ذخیره انرژی مکانیکی: این رویکرد حرکت یا گرانش را برای ذخیره الکتریسیته مهار می کند. به عنوان مثال می توان به چرخ طیار، هوای فشرده و سیستم های مبتنی بر گرانش اشاره کرد. این فناوری ها می توانند پاسخ سریع و انعطاف پذیری به نوسانات شبکه و مسائل مربوط به کیفیت برق ارائه دهند.
چه چالش هایی وجود داردذخیره انرژی
در حالی که ذخیره انرژی می تواند مزایای زیادی برای ذخیره سازی نوری و سیستم های شارژ داشته باشد، اما با چالش های زیادی نیز مواجه است. برخی از این موارد عبارتند از:
هزینهفن آوری های ذخیره سازی انرژی در مقایسه با نیروگاه های متداول مبتنی بر سوخت فسیلی هنوز گران هستند. هزینه ذخیره سازی انرژی به عوامل مختلفی مانند نوع، اندازه، مکان و کاربرد فناوری بستگی دارد. هزینه ذخیره سازی سطحی (LCOS)، که میانگین هزینه هر واحد برق تحویلی توسط یک سیستم ذخیره سازی در طول عمر آن را اندازه گیری می کند، به طور گسترده ای در فناوری ها و مناطق مختلف متفاوت است.
کارایی: فناوری های ذخیره سازی انرژی از نظر ظرفیت توان، ظرفیت انرژی، راندمان، طول عمر و اثرات زیست محیطی ویژگی های متفاوتی دارند. این موارد بر مناسب بودن آنها برای اهداف و سناریوهای مختلف تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، باتری ها دارای نرخ خود تخلیه بالا و عمر چرخه محدود هستند، در حالی که هیدرولیک پمپ شده نیاز به زمین و اثرات زیست محیطی بالایی دارد.
قابلیت اطمینان: فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی باید به اندازه کافی قابل اعتماد باشند تا بتوانند تقاضای برق در سیستم‌های ذخیره‌سازی نوری و شارژ را برآورده کنند، جایی که قطع برق می‌تواند عواقب جدی برای مشتریان و مشاغل داشته باشد. با این حال، قابلیت اطمینان ذخیره سازی انرژی به در دسترس بودن و کیفیت منبع خورشیدی و همچنین طراحی و عملکرد سیستم بستگی دارد. به عنوان مثال، مطالعه ای توسط وانگ و همکاران. دریافتند که تنظیم دینامیکی جاذب‌های نوری در مواد تغییر فاز می‌تواند نرخ شارژ حرارتی خورشیدی را تا بیش از 270 درصد بهبود بخشد و مقدار انرژی حرارتی ذخیره‌شده کلی را سه برابر کند.
نتیجه
ذخیره‌سازی انرژی نقش مهمی در ذخیره‌سازی نوری و سیستم‌های شارژ بازی می‌کند، زیرا می‌تواند به بهبود عملکرد و اقتصادی تولید انرژی خورشیدی و شارژ خودروهای الکتریکی کمک کند. با این حال، ذخیره سازی انرژی نیز با چالش های فنی، اقتصادی و اجتماعی زیادی مواجه است که باید به آنها توجه شود. بنابراین، یک رویکرد جامع و یکپارچه مورد نیاز است که نه تنها فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی، بلکه عوامل دیگری مانند ارزیابی منابع خورشیدی، طراحی و بهینه‌سازی سیستم، یکپارچه‌سازی و تنظیم شبکه، رفتار و رضایت مشتری را نیز در نظر بگیرد. علاوه بر این، توسعه ذخیره انرژی باید با اهداف و ارزش های توسعه پایدار همسو باشد.