Nimetumia muda wa kutosha kwenye mifumo ya betri ya gridi kujua jambo moja: watu wengi wanadhani wanaelewa uhifadhi wa nishati ya betri kwa sababu tu wametazama simu zao zikishuka kutoka 40% hadi 1% katika dakika kumi. Utility-mifumo ya mizani ni mnyama tofauti kabisa-mkubwa zaidi, moto zaidi, mzito, mwenye sauti zaidi, na asiyesamehe sana. Na tofauti na simu, huwezi tu kuzima na matumaini tatizo kutoweka.
Nini Kinaendelea Ndani ya Kemia
Betri ni, kimsingi, seti ya mazungumzo ya kemikali kati ya ayoni ambayo yangefaa kuwa mahali pengine. Unapoichaji, unalazimisha ioni hizo katika nafasi isiyofaa,{1}}ya juu ya nishati. Wakati wa kutokwa, wao huteleza nyuma hadi pale "wanapopendelea" kuwa na kutoa elektroni njiani.
Hiyo ndiyo picha ya msingi-lakini mifumo ya hifadhi ya nishati ya betri ya gridi haijali maelezo ya msingi. Kemia ni muhimu kwa njia za kukasirisha na za vitendo. Lithium-ioni-hasa LFP (lithium iron phosphate) na NMC (nickel manganese cobalt)-zilishinda miaka iliyopita si kwa sababu zilikuwa kamilifu lakini kwa sababu hakuna kitu kingine kingeweza kugonga mchanganyiko sawa wa:
gharama nzuri
uharibifu unaovumilika
hatari inayokubalika
msongamano wa juu-wa kutosha wa nishati
Kila wakati mtu anajaribu kurahisisha hii kupita kiasi, nadhani kuhusu mara ya kwanza nilipotenganisha rack iliyoshindwa ya LFP. Hata baada ya maelfu ya mizunguko, seli za mtu binafsi hazikuwa "zimekufa"; walikuwa zaidi kama wafanyakazi waliochoka kufanya kiwango cha chini kabisa. Huo ni udhalilishaji kwa kifupi.
Sehemu ambayo Hakuna Mtu Anayechangamshwa Kuhusu: Ubadilishaji wa Nguvu
Ikiwa umewahi kusimama ndani ya chumba cha kibadilishaji umeme kwa tovuti ya betri ya MW 50, unajua sauti ninayozungumzia-ya kina, thabiti, na ya kutisha kidogo. Mfumo wa kubadilisha nishati (PCS) ndio unaogeuza DC iliyohifadhiwa kwenye rafu za betri kuwa AC ambayo gridi ya taifa inaweza kutumia. Pia ni pale ambapo 10–15% ya nishati yako hupotea kimyakimya kwenye joto, kubadilisha hasara, na uzembe ambao vipeperushi vya masoko huelekea kufifia.
Inalingana na masafa ya 50/60 Hz ya gridi, kudhibiti nishati tendaji, kubadilisha hali za uendeshaji-ni ngoma ya uratibu ambayo hufanyika kila sekunde. Yeyote anayesema "ni kibadilishaji umeme tu" labda hajalazimika kusuluhisha moja saa 3 asubuhi wakati wa hafla ya gridi ya taifa.
Kwa nini Lithium-Ioni Bado Inatawala
Watu wanapenda kuwazia kemia za kigeni-vanadium flow, zinki-bromini, sodiamu, taarifa yoyote kwa vyombo vya habari inayovuma wiki hiyo. Hao watakuwa na nafasi yao. Lakini soko la leo la hifadhi ya nishati ya betri linatumia LFP kwa sababu moja ya kuchosha sana: ni salama vya kutosha na ya bei nafuu ya kutosha kusafirisha kwenye kontena bila kumpa bima yako mshtuko wa moyo.
NMC ina faida zake (wingi wa nishati hasa), lakini kwa mifumo isiyo na umeme, msongamano sio jambo kuu-tabia inayotabirika chini ya hali ya kutofaulu. Hakuna mtu anataka tukio la joto ambalo linageuka kuwa habari ndefu-ya wiki.
Na ndiyo, tete ya usambazaji wa lithiamu ni kweli. Ndio, siasa za jiografia ni muhimu. Lakini wahandisi wanabuni na kile kinachopatikana sasa, sio kile ambacho kinaweza kununuliwa mnamo 2032.
Halijoto: Mtengenezaji-Tatizo
Iwapo ungependa kuelewa matumizi-muundo wa ukubwa wa betri, fuata mfumo wa kupoeza. Betri hazipendi kuwa moto. Hawapendi kuwa baridi pia. Na wanachukia kabisa viwango vya joto ndani ya rack.
Wakati wa jaribio la majira ya joto Kusini-magharibi, tuligundua kuwa mfumo wa kupozea ulikuwa unakula zaidi ya 5% ya jumla ya pato-kupambana na joto iliyoko kabla hata betri kuanza kutoa nishati. Kimiminiko kinachoendelea kupoa, kulazimishwa-upunguzaji hewa, awamu{4}}badilisha vibafa vya nyenzo… kila mbinu kimsingi ni kukiri kwamba kemia ni nzuri lakini ni ya hasira.
Kuweka Hifadhi ya Betri kwenye Gridi Si Rahisi kama Kuchomeka kwenye Ukanda wa Nishati
Uunganishaji wa gridi huangaziwa katika vifungu vingi, lakini ni sehemu ambayo miradi hufaulu au kufa. Majibu ya mara kwa mara, udhibiti wa volteji, uratibu wa EMS/BMS-yote yanafanyika kila mara, huku kukiwa na milisekunde ya kuitikia na nafasi ndogo sana ya makosa.
Betri zinaweza kupanda kutoka sifuri hadi pato kamili haraka kuliko kilele cha gesi. Ndio maana waendeshaji wanawapenda. Lakini kasi hiyo inamaanisha kuwa kanuni zako za udhibiti zinahitaji kutarajia tabia, sio kuguswa tu. Baadhi ya mifumo sasa inatumia ujifunzaji wa mashine ili kutabiri usawa wa gridi-ingawa nimeona zaidi ya opereta mmoja wakikiri kimya kimya kuwa bado wanapendelea kitanzi kizuri cha zamani cha PID kwa kutabirika.
Ambapo Mambo Huenda Kweli Yanaelekea
Watu wanaendelea kusema-betri za serikali ziko "miaka mitano kabla." Nimekuwa nikisikia hivyo tangu karibu 2014, na hapa tuko. Sayansi kubwa, utengenezaji mgumu.
Kinachoonekana kuwa kweli zaidi ni uboreshaji unaoongezeka:
maisha marefu kidogo ya mzunguko
minyororo ya usambazaji ya bei nafuu kidogo
kemia salama kidogo
usimamizi bora zaidi wa mafuta
Hakuna cha kushangaza, lakini inatosha kusukuma muda wa kutokwa kutoka masaa 2-4 hadi masaa 6-10. Hapo ndipo hifadhi ya nishati ya betri inapoacha kuwa nyongeza ya gridi ya taifa na kuanza kuwa mbadala wa-kamili wa mifumo fulani- yenye msingi wa visukuku.
Na kuna-betri za pili za EV-zinazostahili kuangaliwa. Pakiti iliyo na uwezo wa 80% ni duni kwa gari lakini inakubalika kabisa kwa uhifadhi wa stationary. Nimejaribu chache mwenyewe. Ni fujo, haziendani, lakini zinafanya kazi kwa kushangaza zikiunganishwa na vidhibiti sahihi.
Changamoto za Kweli
1. Muundo wa uharibifu bado ni kazi ya kubahatisha.
Sio kubahatisha jumla, lakini karibu vya kutosha wakati mwingine. Halijoto, muundo wa baiskeli, kina cha kutokwa na maji, kuzeeka kwa kalenda-huingiliana kwa njia ambazo hakuna mlinganyo rahisi unaonasa.
2. Miundombinu ya kuchakata tena haipo tayari.
Tunasakinisha gigawati-saa za mifumo ya lithiamu kila mwaka bila mpango wazi wa mawimbi-ya-ya maisha ya betri yanayokuja miaka 10-15 kuanzia sasa.
3. Programu imekuwa muhimu kama maunzi.
Mantiki ya BMS, algoriti za utabiri, mikakati ya kusawazisha seli-nusu ya thamani ya mfumo wa kisasa wa kuhifadhi betri huishi katika programu. Na programu huzeeka haraka kuliko maunzi.
Mawazo ya Mwisho
Uhifadhi wa nishati ya betri si uchawi, na si rahisi. Kanuni za msingi ni zile zile leo kama zilivyokuwa miongo kadhaa iliyopita. Kilichobadilika ni nia yetu ya kuunda mifumo mikubwa zaidi, kuiunganisha kwa kina kwenye gridi ya taifa, na kuunda miundo msingi inayoizunguka. Kemia sio mafanikio-taaluma ya uhandisi inayoizunguka.
Iwapo umewahi kupitia tovuti ya hifadhi ya betri ikivuma kwa kujaa kabisa, huku feni za kupoeza zikilipua na vibadilishaji vibadilishaji umeme vikivuma kama mapigo ya moyo, unajua: teknolojia hii ni ya vitendo sasa. Sio kamili, lakini halisi sana.