أخبارالطاقة

أداء بطاريات تخزين الهواء المضغوط أفضل من حيث الطاقة والتكاليف وفترة الاسترداد من بطاريات الرصاص الحمضية

علماء من جامعة الشارقة يصلون إلى نتيجة إمكانية تحقيق نقطة التعادل مع نظام تخزين البطارية في غضون 3-5 سنوات

 

قارن علماء من جامعة الشارقة في الإمارات إمكانات التخزين لأنظمة تخزين طاقة الهواء المضغوط (CAES) وبطاريات حمض الرصاص التقليدية في إعداد تجريبي ووجدوا أن CAES يقدم سلسلة من المزايا التشغيلية على الأنظمة الكهروكيميائية.

قال مؤلف البحث، عبد الحي العلمي: “مفهوم CAES الخاص بنا قابل للتطبيق في جميع المواقع لأنه يحتاج فقط إلى خزانات مدفونة تحت الأرض”. “لكنها ستشرق حقًا في المناخات الحارة.”

في دراسة ” التقييم التجريبي لتخزين طاقة الهواء المضغوط كبديل محتمل للبطاريات الكهروكيميائية”، والتي نُشرت مؤخرًا في مجلة تخزين الطاقة، وصفت المجموعة الإماراتية الإعداد التجريبي كوحدة تجمع بين نظام CAES يعمل كمكيف المولد الذي يتم توصيله بأحمال مختلفة من خلال لوحة كهربائية.

التفاصيل  

ونشرت مجلة pv ، أنه مت مقارنة أدائه مع بطارية 12 فولت و 70 أمبير قدمتها شركة Incoe ومقرها الولايات المتحدة، والتي تم توصيلها عبر عاكس 600 واط من خلال دائرة انعكاس إلى نفس الحمل.

يتكون نظام CAES من محرك هواء متصل بمولد تيار متردد ثلاثي الأطوار ومغناطيس دائم مزود بجهد 380 فولت و 5 أ. الوقت وجودة الطاقة الناتجة، يحتوي النظام أيضًا على مبادل حراري بدائي – حلقة أنبوب في حمام مائي – للتحكم في درجة حرارة الهواء ، مما يؤثر على كثافة الهواء بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة النظام. اختبر العلماء محركين مختلفين بقوة 5 حصان و 9 حصان على التوالي.

الطاقة المخزنة والتكاليف وفترة الاسترداد.

تم قياس أداء تقنيتي التخزين من حيث الطاقة المخزنة لكل متر مكعب والتكاليف وفترة الاسترداد، وأوضح العلماء أنه “من أجل تقييم أداء النظام، يتم تشغيل ثلاث أحمال، مروحة 6 واط ، ومصباح 100 واط ، ومثقاب بقدرة 250 واط”، “تم أيضًا إجراء شرط عدم التحميل لتحديد السعة الكاملة للنظام ومقارنتها بالحسابات النظرية من حيث الجهد ووقت التفريغ.”

قام الباحثون أيضًا بتركيب خزانات كهربائية لاستقبال كابلات التحميل من المولد من أجل التحقق من ملاءمة نظام CAES للتطبيقات الصناعية. وشددوا على أن “هذه تشمل مقابس ذات معايير الصناعة لمرحلة واحدة وثلاث مراحل بلونين مختلفين ، وتحمي من الصدمات الكهربائية غير المقصودة ، وتوفر حماية من تسرب الأرض ، وأخيراً توفر اللوحة المطلية الحماية ضد العناصر البيئية”.

جودة الطاقة المتولدة

ونقلت مجلة pv عن الأكاديميين، أن جودة الطاقة المتولدة من محرك الهواء للمولد ، والذي يتم تنشيطه بدوره بواسطة الطاقة الحركية القادمة من أسطوانات تخزين الهواء في نظام CAES ، يتم توفيرها من خلال الحفاظ على التشغيل عند السرعة الدورانية المقدرة للمولد في من أجل تلبية الحد الأدنى من جهد الخرج وتردد التشغيل الذي سيتم توفيره في النهاية للمستخدمين النهائيين.

وفقًا لحساباتهم ، يجب أن يكون الحد الأقصى النظري للطاقة لنظام CAES ، عند ضغط 12 بارًا ، 0.048 كيلو وات وقدرت الكفاءة النظرية للرحلات ذهابًا وإيابًا بـ 86.6 ٪. ومع ذلك ، كانت الطاقة الإنتاجية القصوى التجريبية للنظام أقل بنسبة 27٪ عند 0.035 كيلو واط ، وكانت كفاءة رحلة الذهاب والإياب التجريبية حوالي 60٪. تم العثور على البطارية لضمان التشغيل المستمر لحوالي 50 دقيقة ، وبعد ذلك ثبت أن الطاقة المقدمة للعاكس غير كافية وأن الأحمال غير مشغولة على الفور.

“تتمثل العوامل الرئيسية لتعزيز كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا في أحجام تخزين الهواء الأكبر لضمان إدخال ضغط ثابت لمحركات الهواء ، وإدارة حرارية أفضل لدرجة حرارة الهواء، وربط أكثر من خزان واحد بالنظام وتشغيلها في سلسلة أو جنبًا إلى جنب وأخيراً الحصول على محرك/ مولد هوائي كوحدة واحدة للتغلب على الخسائر الميكانيكية “. “المحاكاة والتحكم في تشغيل النظام الذي يسمح بتغيير ضغط الإدخال لمتابعة الطلب هو عامل مهم آخر في تعزيز التشغيل وتوسيع النطاق.”

مقارنة التكلفة 

في مقارنة التكلفة، نظر الباحثون في إعداد CAES بقوة 840 كيلو وات في الساعة / 3.5 كيلو وات وبطارية حمض الرصاص 1400 كيلو وات في الساعة متصلة بعاكس بطارية 3.5 كيلو وات. قدرت تكلفة الإعداد الثاني بمبلغ 130307 دولارًا وتكلفة نظام CAES بمبلغ 23.780 دولارًا.

“كتقدير تقريبي، يمكن تحقيق نقطة التعادل مع نظام تخزين البطارية في غضون 3-5 سنوات اعتمادًا على دورات الشحن والتفريغ المطلوبة من البطارية ولا تشمل سعر خزانة البطارية وتكييف الهواء وتكاليف حمل التبريد، وأوضحوا، مشيرين إلى أنه إذا كانت سعة CAES هي فقط وظيفة لسعة خزانات التخزين والمساحة المتاحة لها، فإن البصمة فوق الأرض للنظام تكون في حدها الأدنى ويمكن مقارنتها بعلبة بطارية متصلة بوحدة منفصلة لتكييف الهواء، وقالوا: “فترة الاسترداد، في هذه الحالة ، ستكون حوالي سنة إلى سنتين”.

يدرس فريق البحث حاليًا كيفية تقريب تقنية التخزين المقترحة من الإنتاج التجاري، قال العلمي: “النظام متوافق جوهريًا مع مزارع الطاقة الشمسية خارج الشبكة، حيث يشحن الخزانات بضواغط هواء عالية الضغط 100 بار بسعة حوالي 30 كيلو وات”ـ “مع توفر الخزانات وقابلة للدفن تحت الأرض، فإن القضايا الفنية الرئيسية للنظام واضحة ويمكن التحكم فيها لمثل هذه التركيبات، أيضًا، يمكن للنظام تشغيل شواحن المركبات الكهربائية في مواقع خارج الشبكة. ”

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: