سیستم RegenesysTM در ذخیره سازی انرژی الکتریکی

[spow 44,195]

سیستم RegenesysTM بر اساس فناوری جدیدی در ذخیره سازی انرژی الکتریکی بنا شده است و انعطاف پذیری قابل ملاحظه ای در مقادیر نامی توان و انرژی ذخیره شده از خود نشان میدهد. این سیستم همچنین دارای سرعت پاسخ زیاد بوده و توانهای اکتیو و راکتیو مورد نیاز را تامین کرده و از اینجهت مناسب استفاده در کاربردهای مختلف یک سیستم قدرت است.

سیستم یادشده بر اساس فناوری پیل سوختی “باز تولید” ( که گاهی تحت عنوان تکنولوژی پیل سوختی با redox flow نامیده میشود) کار میکند. با شارژ دو محلول الکترولیتی جداگانه، انرژی الکتریکی بصورت انرژی پتانسیل شیمیائی در آمده و در مرحله دشارژ بصورت الکتریکی آزاد میشود. این فنآوری در طی سالیان متمادی و در جریان یک اقدام هماهنگ در داخل و خارج Innogy با همکاری مشاورین، دانشگاهیان و پیمانکارانی از سراسر دنیا، توسعه یافته است. درشکل زیر اجزاء اصلی و تجهیزات جانبی سیستم مورد اشاره نشان داده شده است.

شکل ( 1 ) - طرح کلی سیستم ذخیره انرژی الکتریکی RegenesysTM

مانطور که شکل ( 1 ) نشان می دهد ، در مرکز سیستم، مدول پیل سوختی “باز تولید” قرار دارد که در کارخانه و با همکاری متخصصین شرکتهای تامین کننده قطعات، ساخته میشود. عملکرد این مدولها در آزمایشگاه و در طی سالیان متمادی بررسی و گزارش شده است. همچنین مدولهای بزرگتری ساخته شده ودر حال حاضر تحت بررسی هستند.

تکنولوژی یادشده مدولارو نسبتا ساده در عمل بوده و قادر به جداکردن ظرفیت ذخیره سازی انرژی از توان نامی میباشد. خواص یاد شده آنرا مناسب استفاده در کاربردهای ذخیره سازی انرژی در محدوده 5تا 500 مگاوات یا بیشتر و در زمانهای از چند ثانیه تا 12 ساعت یا بیشتر میسازد. طول عمر مفید این سیستم 20 سال تخمین زده میشود.

سیستم یاد شده قادر به جانشینی واحدهای تولیدی و سایر اجزاء ، ازقبیل SVAR ها، در یک سیستم قدرت است.

 

فنآوری پیل سوختی “باز تولید”

در اغلب باتریهای ثانویه (برگشت پذیر) از الکترودها هم بعنوان عامل انتقال الکترون و هم برای ذخیره محصولات حاصل از واکنشهای حالت جامد در الکترود، استفاده میشود. در نتیجه، هم ظرفیت ذخیره انرژی وهم قدرت نامی سیستم وابسته به شکل و اندازه الکترودها است. شکل زیر عملکرد یک پیل سوختی “ بازتولید” تنها را با الکترولیت و اتصالات الکتریکی آن نشان میدهد.

شکل ( 2 ) - طرح یک پیل سوختی باز تولید (Regenerative)

پیلهای سوختی فوق الذکر، انرژی الکتریکی را از طریق واکنش های الکتروشیمیائی برگشت پذیر بین دو محلول نمک (الکترولیت)، ذخیره و آزاد میکنند. این واکنش در یک سلول الکترو شیمیائی بوقوع میپیوندد، که دارای دو محفظه برای هرالکترولیت است. این دو قسمت توسط یک غشاء نازک برای تبادل یون (Ion Exchnage Membrane) از هم جدا شده اند.

الکترولیتها ، برخلاف سایر باتریها، از دو مسیر جداگانه به سلول وارد وخارج شده و در آن مطابق شکل (2)، بطریق الکتروشیمیائی تبدیل میشوند.

بهره برداری فنی و اقتصادی از این تکنولوژی با اتصال سلولها به یکدیگر حاصل میشود، بنحویکه یک الکترود بین دو سلول مشترک بوده و کاتد یکی آند سلول دیگری میشود. ترکیب حاصل مدول دوقطبی نامیده میشود. سیستم ذخیره انرژی مورد اشاره از تعدادی از مدولهای دو قطبی، که بصورت سری جهت ایجاد ولتاژ dc مورد نظر(مطابق شکل 3) بهم متصل شده اند، تشکیل شده است. الکترولیتها توسط دو لوله موازی بین مدولها توزیع میشوند.

سیستم ذخیره انرژی مورد نظر را میتوان از بار کامل تا بی باری (شارژ ودشارژ) ویا حالتی بینابین مورد استفاده قرار داد. دشارژ کامل سیستم بدون صدمه زدن به الکترولیتها یا الکترودها امکانپذیر است. با اینحال شبیه سایر سیستمهای الکترو شیمیائی، حداکثر بازده آن زیر توان نامی در شارژ بوده و بعد از مشخص شدن وضعیت کاری مورد نظر، میتوان سیستمی جهت بیشینه کردن راندمان به آن افزود.

 

شکل ( 3 ) - مدول دو قطبی ( Bipolar Madule)

این سیستم قابلیت اتصال به شبکه را داشته و قادر به تبدیل وضعیت از حالت شارژ به دشارژ یا هر حالتی بین ایندو ، در زمانی در حدود 02/0 ثانیه میباشد. بعلاوه، سیستم یاد شده را میتوان در حالت رزرو (Standby ) یا خروج از شبکه(Shutdown Full) قرار داد،که در حالت اخیر مدولها تخلیه و پمپها خاموش میشوند. همچنین، رسیدن از حالت خاموش به بهره برداری کامل در ظرف چند دقیقه امکانپذیر است.

الکترولیت ذخیره شده در تانکها چه در حالت رزرو و چه در حالت خاموشی سیستم ، خودبخود تخلیه نمیشود.

 

سیستم ذخیره انرژی متصل به شبکه

سیستم ذخیره انرژی متصل به شبکه با تجهیزات مربوطه(شکل 4)، جای کمی را اشغال میکند.

 

شکل( 4 ) - شمای هنری یک واحد ذخیره انرژی متصل به شبکه

 

برای مثال برای ایجاد یک واحد 100 مگاوات ساعتی، به کمتر از یک هکتار زمین نیاز است. سیستم مورد نظر بصورت سیکل بسته عمل کرده و از الکترولیتها برای تمام طول عمر آن استفاده میشود. بدین ترتیب تاثیر منفی روی محیط زیست محل نصب ندارد.

این سیستم در حالت متصل به شبکه قادر به تامین شرائط زیر خواهد بود:

 

• توانهای اکتیو و راکتیو
  
• ذخیره چرخشی
  
• پایداری سیستم
  
• کنترل اتوماتیک تولید
  
• برنامه ریزی اتوماتیک
  
• برنامه ریزی برای مواجهه با افزایش یا کاهش بار
  
• راه اندازی از حالت خاموش Black Start
  
• عملکرد مستقل از شبکه