EnErgy world - NORCOUS Academia - Raidla Lejins & Norcous

Nr. 3 (10) 201121saulė). Jie gali būti panaudojami ir tiektielektrą į rajonus, kurie anksčiau negalėjobūti aprūpinti elektra dėl perdavimo arpaskirstymo tinklų avarijų, tiesiog mobiliomispriemonėmis pristatant kaiplaikiną elektros energijos šaltinį NaSakumuliatorių baterijas, ar jų blokus, įelektros tiekimo netekusias vietoves.Japonijoje yra įrengta daugiausia NaSbaterijų blokų su 27 MW ir didesne galia.Didžiausia iš jų, veikianti kaip pastotėsaulės ir vėjo energijos sukaupimui, yra245 MWh talpos su 34 MW galia16.Nors NaS baterijos pasižymi medžiagųpaprastumu ir nebrangia konstrukcija,jų eksploatavimo kaina yra gana aukšta- 3,3 Wh/USD, nes reikalinga nuolatinėpriežiūra ir aukštos temperatūros palaikymas.Vis tik daugiamegavatinėms jėgainėms,iš visų naujai vystomų kaupikliųrūšių, NaS baterijos turi didžiausiąekonominės naudos potencialą.Pastovios tėkmėsakumuliatoriusPastovios tėkmės akumuliatorius (PTA)yra naujo tipo įkraunamas akumuliatorius,kuriame dvi skirtingos elektrolitųsrovės, susidedančios iš ištirpusio elektroaktyvausmetalo junginio, paraleliaiteka tarp grafitinio pluošto lakšto ir jonuspraleidžiančios membranos17 (10 pav.).Šio tipo akumuliatoriai skiriasi nuo aktyviųcheminių akumuliatorių tuo, kadelektros energija nėra sukaupiama pačiameakumuliatoriuje, o kaupiasi tikatitekančiuose elektrolituose. Todėl čiaenergijos tankis (10 - 25 W/kg) yra vienasiš žemiausių tarp visų elektrocheminiųakumuliatorių. Vykstant elektronų ir jonųtėkmei, elektrolituose sukauptas elektrosenergijos potencialas iškraunamas tiesiogineelektros srove. Iškrovimo procesaspalaikomas ištirpusių elektroaktyviųmetalų junginio srove PTA tėkmės celėje.PTA gali būti greitai įkrautas, pakeičiantišsikrovusį elektrolito skystį, iš atskirostalpos naujai įkrautu elektrolitu. Galimaįkrauti akumuliatoriuje esantį elektrolitątiesiai ir iš elektros tinklo arba iš elektrągaminančių atsinaujinančių šaltinių, betšis procesas jau yra lėtesnis.PTA elektros generacija bei našumasnėra jautrus temperatūrų skirtumams.PTA gali pradėti generuoti elektros srovęiškart ir be sustojimo, kol reaktoriujepalaikoma ektrolitų tėkmė. PTA galiapriklauso nuo to, kiek akumuliatorių yrasujungta į baterijas. Elektrolito tėkmės,įkrovimo ir iškrovimo procese prarandamaapie 30 proc. įkrovimui panaudojamosenergijos.PTA energijos tankis priklauso nuo talposeesančio aktyvaus elektrolito kiekio.Elektrolitinis skystis, susidedantisiš HCl arba lengvos koncentracijos sierosrūgšties su elektroaktyviais metalojunginiais, nesukelia jokios reakcijos arpavojaus tiek aplinkai jiems išsiliejus arįvykus skirtingai įkrautų elektrolitų susijungimui.PTA gali būti ilgai įkrovimobūvyje, jeigu sustabdoma elektrolitotėkmė ir abiejų elektolitų skysčiai neturisąlyčio. PTA aktyvaus eksploatavimolaikas yra apie 15 - 20 metų, reikalingatik minimali priežiura užtikrinantįkrauto elektrolito išteklių srautą ir siurbliųdarbą.Dabartinė PTA kaina yra maždaug500 USD/kWh, bet tikimasi kainos sumažėjimoiki 250 USD/kWh. PTA konstrukcijayra nesudėtinga ir, išskyrus siurblius,neturi jokių kitų mechaniškai judančiųdalių18. Vis dėlto, svorio ir tūrio atžvilgiuPTA yra vienas iš sunkiausių ir didžiausiųbaterinio tipo elektros kaupiklių.Nikelio - kadmio elementasNikelio - kadmio elemento (Ni-Cd) technologijaelektros energijos kaupimuipasižymi palyginus žema kaina ir ganaaukštu energijos tankiu. Ni-Cd galitiekti elektros energiją greitai ir dideliunašumu19. Pagrindiniai elemento komponentaisusideda iš teigiamos nikelioplokštelės su oksido / hidroksido dangair neigiamos kadmio metalo plokštelėssu kadmio arba kalio hidroksidoelektrolitu (šarminiu potašu). TipiškaNi-Cd galvaninio elemento konstrukcijaparodyta 11 pav. Nors atskirų elementųįtampa siekia tik 1,2 V, juos galimajungti į baterijas iki vartotojui reikiamosįtampos. Įkrovimo-iškrovimonašumas yra 70 – 90 proc., išlaiko virš2000 įkrovos ciklų.Tipiški Ni-Cd turi 40 - 60 Wh/kg energijoskaupimo tankumą, jų veikimas mažaipriklauso nuo aplinkos temperatūriniųsvyravimų. Dėl labai žemos vidinėsvaržos jos pasižymi unikaliomis greitoiškrovimo galimybėmis (mažiau nei30 min.) palaikant įtampos pastovumąiki pat iškrovimo ciklo galo.Žema vidinė varža leidžia šiuos akumuliatoriusįkrauti greičiau nei bet kokiuskitus elektrocheminio tipo įkraunamusakumuliatorius. Tačiau neiškrovus pilnaiir juos pradėjus įkrauti vėl, gaunama vismažėjanti energijos kaupimo talpa, panašiaikaip ir NiMh baterijose20. Šis pokytisyra negrįžtamas. Kita Ni-Cd akumuliatoriųnegatyvi savybė yra savaiminisišsikrovimas, siekiantis maždaug1. Išorinis metalinis apvalkalas (taip pat minusinis elektrodas).Outer metal casing (also negative terminal). 2. Elektrodų skirtuvas.Separator (between electrodes). 3. Pliusinis elektrodas. Positiveelectrode. 4. Minusinis elektrodas kartu su srovės kolektoriumi(metalinis rinklelis sujungtas su element apvalkalu. Negativeelectrode with current collector (metal grid, connected to metalcasing)Viskas užvalcuota. Everything is rolled. Konstrukcija panaši kaip irNiMH elemento. Construction is very similar to NiMH cell.11 pav. Išardytas Ni-Cd elementasPicture 11. Nickel Cadmium Batteryin Pealed-out Format10 proc./mėn. Šie akumuliatoriai, kaipir NiMh, buvo plačiai naudojami elektrininiuosedarbo įrankiuose, lėktuvųvariklių užvedimui, nutrūkus elektrostiekimui kaip laikinas elektros energijosšaltinis, kompiuterinių sistemų veiklospalaikymui ir pan. Tačiau jų patrauklumas,atsiradus konkurencinėms kaupimosistemoms, dabar gana greitai mažėjadėl nelabai didelės energijos kaupimotalpos (pagal svorį), našumo siekiančio68 – 83 proc., nuolatinio įkrovimo talposmažėjimo, bei gana aukšto savaiminioišsikrovimo procento.ApibendrinimaiPagal čia pateiktą apžvalgą elektroskaupiklius galima suskirstyti į keliasgrupes, atitikančias paruošimo naudojimuilygį.4 lentelėje pateikti energijos šaltiniaivienoje ar kitoje formoje naudojamielektros tinkluose atsiradusių trūkumųkoregavimui. Nors iki šiol Ni-Cd irNiMh elementai (baterijos) turėjo gerąpaklausą ir platų pritaikymą, jie pamažuišstumiami iš apyvartos Li-ion tipo akumuliatoriųdėl jų žymiai patrauklesniųcharakteristikų.Ultrakondensatoriai pasižymi ypatingasavybe per kelias sekundes sukauptididelius elektros energijos kiekius irjuos pagal poreikį grąžinti į sistemą. Jieypatingai tinka automobilio stabdymoenergijos panaudojimui, transformuojantją į elektros energiją, kurią vėl pagalporeikį galima panaudoti siekiantautomobilio pagreitėjimo. Ši jų savybė