ذخیره انرژی خانگی
ذخیره انرژی خانگی به دستگاههای مسکونی ذخیره انرژی اطلاق میشود که انرژی الکتریکی را برای مصرف بعدی در محل ذخیره میکنند. معمولاً الکتریسیته در یک باتری قابل شارژ از نوع باتری یونلیتیم ذخیره میشود که توسط نرمافزار هوشمند برای مدیریت چرخههای شارژ و دشارژ کنترل میگردد. شرکتها همچنین در حال توسعه فناوریهای کوچکتر باتری جریان برای استفاده خانگی هستند. این دستگاهها به عنوان فناوریهای ذخیرهسازی انرژی محلی برای مصارف خانگی، خویشاوندان کوچکتر ذخیره انرژی شبکه مبتنی بر باتری محسوب میشوند و از مفهوم تولید پراکنده حمایت میکنند. زمانی که این سیستمها با تولید انرژی در محل همراه شوند، میتوانند در یک سبک زندگی خارج از شبکه (Off-the-grid)، عملاً قطعیهای برق را از بین ببرند.
انرژی ذخیره شده معمولاً از سامانههای برق خورشیدی محلی مانند نیروگاههای خورشیدی پشتبامی و پنلهای خورشیدی تأمین میشود که در ساعات روز برق جریان مستقیم تولید میکنند. برق خورشیدی را میتوان از طریق یک اینورتر خورشیدی به شبکه برق بازگرداند (بک فیدینگ که اغلب با سیاست خرید تضمینی همراه است)، یا میتوان آن را در یک سیستم ذخیره انرژی خانگی به عنوان یک سامانه برق مستقل برای مصرف پس از غروب آفتاب ذخیره کرد. این کار به خانوار اجازه میدهد تا از اوج تولید خورشیدی در ساعات روز (زمانی که خانهها معمولاً خالی هستند و به دلیل حضور ساکنان در کار یا مدرسه، مصرف برق کمی دارند) بهره برده و از آن بعداً برای جبران مصرف ساعات پس از کار از شبکه استفاده کنند؛ بدین ترتیب از قیمتگذاری ازدحام در ساعات اوج تقاضای خانگی (معمولاً از اواسط بعدازظهر تا اوایل شب) اجتناب میشود. ذخیره انرژی خانگی همچنین میتواند به عنوان یک باتری پشتیبان در مواقع خاموشی برق عمل کند تا تجهیزات ضروری مانند نورپردازی، گرما، رایانش و تجهیزات پزشکی خانگی را بدون وقفه فعال نگه دارد.
توربینهای بادی کوچک کمتر رایج هستند اما همچنان به عنوان مکمل یا جایگزینی برای پنلهای خورشیدی جهت استفاده خانگی در دسترس هستند.
روندهای بازار
شرکتهای خودروسازی
روندی در میان شرکتهای خودروسازی برای همکاری با پیشگامان صنعت انرژی جهت توسعه راهحلهای ذخیره انرژی خانگی ایجاد شده است. این امر احتمالاً به این دلیل است که بسیاری از تحقیقات و توسعههایی که برای باتریهای قدرتمند انجام میشود، پتانسیل سودآوری برای هر دو صنعت خودرو و مسکونی را دارد. تولیدکنندگانی مانند بامو[۱] در مشارکت با «سولاروات» (Solarwatt)[۲] و نیسان[۳] با همکاری ایتن[۴] نمونههای بارزی از این روند هستند. علاوه بر این، شرکتهای بیوایدی و تسلا دستگاههای ذخیره انرژی خانگی با برند خود را به مشتریانشان عرضه میکنند.
با وجود هزینههای اولیه بالا که انتقادات زیادی را به همراه داشت،[۵] بازار ذخیره انرژی خانگی به دنبال روند کاهش قیمتها، شاهد افزایش درآمد است.[۶]
تعرفهها
این واحدها را میتوان طوری برنامهریزی کرد که از «تعرفههای تفاضلی» بهره ببرند؛ این تعرفهها در ساعات کمتقاضا (مثلاً در تعرفه «اکونومی ۷» بریتانیا، هفت ساعت از ساعت ۱۲:۳۰ نیمهشب) انرژی را با قیمت کمتر برای مصرف در زمانی که قیمتها بالاتر است، فراهم میکنند.
تعرفههای هوشمند که ناشی از افزایش رواج کنتور هوشمند هستند، بهطور فزایندهای با دستگاههای ذخیره انرژی خانگی جفت میشوند تا از قیمتهای پایین در ساعات کممصرف بهره برده و از انرژی گرانتر در زمان اوج تقاضا اجتناب کنند.
مزایا
غلبه بر تلفات شبکه
انتقال توان الکتریکی از نیروگاهها به مراکز جمعیتی ذاتاً به دلیل تلفات انتقال در شبکههای برق ناکارآمد است؛ به ویژه در کلانشهرهای پرمصرف که استقرار نیروگاهها در آنها دشوارتر است.[۷] دستگاههای ذخیره انرژی خانگی با فراهم کردن امکان مصرف بخش بزرگتری از برق تولید شده در محل (به جای صادرات آن به شبکه)، میتوانند ناکارآمدیهای حملونقل شبکه را کاهش دهند.
پشتیبانی از شبکه انرژی
دستگاههای ذخیره انرژی خانگی، زمانی که از طریق اینترنت به یک سرور متصل باشند، تئوریاً میتوانند دستور بگیرند تا خدمات کوتاهمدتی را به شبکه انرژی ارائه دهند:
- کاهش استرس تقاضا در ساعات اوج مصرف: ارائه پاسخگویی بار کوتاهمدت در دورههای اوج تقاضا که نیاز به روشن کردن ناکارآمد داراییهای تولیدی کوتاهمدت مانند دیزل ژنراتور را کاهش میدهد.
- اصلاح فرکانس: ارائه اصلاحات فوق کوتاهمدت برای نگه داشتن فرکانس شبکههای برق در محدودههای مورد نیاز رگولاتورها (مثلاً ۵۰ هرتز یا ۶۰ هرتز).
کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی
به دلیل کاراییهای فوق و توانایی آنها در افزایش میزان انرژی خورشیدی مصرف شده در محل، این دستگاهها میزان برق تولید شده با استفاده از سوخت فسیلی مانند گاز طبیعی، زغالسنگ و نفت را کاهش میدهند.
معایب
اثرات زیستمحیطی باتریها
باتریهای یونلیتیم که به دلیل چرخه شارژ نسبتاً بالا و فقدان اثر حافظه انتخابی محبوب هستند، به سختی بازیافت میشوند.
بازیافت باتریهای اسید-سرب نسبتاً آسانتر است و به دلیل ارزش فروش مجدد بالای سرب، ۹۹٪ از باتریهای فروخته شده در ایالات متحده بازیافت میشوند.[۸] این باتریها به دلیل داشتن چرخه شارژ کمتر، عمر مفید بسیار کوتاهتری نسبت به باتری یونلیتیم با ظرفیت مشابه دارند که شکاف اثرات زیستمحیطی را تنگتر میکند. علاوه بر این، سرب یک فلز سنگین سمی است و سولفوریک اسید موجود در الکترولیت اثرات زیستمحیطی بالایی دارد.
عمر دوم برای باتریهای خودروهای برقی
برای جبران اثرات زیستمحیطی، برخی تولیدکنندگان عمر مفید باتریهای کارکرده جدا شده از وسایل نقلیه الکتریکی را در نقطهای که سلولها دیگر شارژ کافی برای خودرو نگه نمیدارند، افزایش میدهند. اگرچه این باتریها برای وسایل نقلیه الکتریکی به پایان عمر خود رسیدهاند، اما در دستگاههای ذخیره انرژی خانگی به خوبی عمل میکنند.[۹] تولیدکنندگانی که از این طرح حمایت میکنند عبارتند از نیسان،[۱۰] بامو[۱۱] و «پاوروالت» (Powervault).[۱۲]
باتریهای آبنمک
دستگاههای ذخیره انرژی خانگی را میتوان با باتری سدیم-یون جفت کرد که به دلیل عدم وجود فلز سنگین سمی و سهولت در بازیافت، اثرات زیستمحیطی کمتری دارند.
تولید باتریهای آبنمک پس از ورشکستگی شرکت «آکیون انرژی» (Aquion Energy) در مارس ۲۰۱۷، دیگر در سطح تجاری انجام نمیشود.
خروج از شبکه
با افزایش تعداد مصرفکنندگانی که پنلهای خورشیدی را برای تأمین انرژی صرفاً برای خانه و باتریهای خود نصب میکنند، «خروج از شبکه» (Grid defection) رو به رشد بوده است. با افزایش تعداد افراد خارج از شبکه، هزینه نگهداری شبکه بین مصرفکنندگان کمتری تقسیم میشود که باعث میشود انگیزه برای خروج از شبکه فقط بیشتر شود.[۱۳] این موضوع به عنوان یک عیب فزاینده برای ذخیره انرژی خانگی دیده میشود، زیرا میتواند منجر به رها شدن شبکههای زیرساختی بزرگ، تورم قیمت برای کسانی که در شبکه ماندهاند و مانعی برای گذار انرژی شود.[۱۴]
سایر اشکال ذخیرهسازی
ذخیره انرژی در باتری تنها گزینه نیست. اشکال متعددی از ذخیره انرژی مانند چرخطیارها، هیدروالکتریک و انرژی حرارتی وجود دارد.[۱۵]
نیروگاه برقآبی پیکو (هیدروالکتریک)
با استفاده از یک سیستم نیروگاه تلمبه ذخیرهای شامل آبانبارهای ذخیره انرژی و ژنراتورهای کوچک، تولید نیروگاه برقآبی پیکو نیز ممکن است برای سیستمهای تولید انرژی خانگی «مدار بسته» مؤثر باشد.[۱۶][۱۷]
ذخیره انرژی حرارتی
یک بخاری انبارهای یا بانک حرارتی، یک سامانهٔ گرمایش الکتریکی است که ذخیره انرژی حرارتی را در طول عصر یا شب (زمانی که برق با هزینه کمتر در دسترس است) انجام داده و گرما را در طول روز طبق نیاز آزاد میکند.
آکومولاتورها مانند مخزن ذخیره آب گرم، نوع دیگری از بخاریهای انبارهای هستند اما بهطور خاص آب گرم را برای استفاده بعدی ذخیره میکنند.
برخی سامانهها ممکن است قابل حمل یا نیمهقابل حمل باشند تا حملونقل آنها به مکان دیگر یا استفاده در حین سفر آسانتر باشد.
جستارهای وابسته
پانویس
- ↑ Moloughney, Tom (22 June 2016). "BMW Announces Home Energy Storage System Utilizing i3 Battery Packs". cleantechnica. Sustainable Enterprises Media. Retrieved 7 March 2017.
- ↑ says, Peter Graner (2021-06-09). "Solarwatt, BMW launch new storage system for residential PV". pv magazine International (به انگلیسی). Retrieved 2024-11-17.
- ↑ Muoio, Danielle. "Nissan could rival Tesla with its new at-home battery". Business Insider. اکسل اشپرینگر اس.ای. Retrieved 13 March 2017.
- ↑ "xStorage by Nissan - Clean power energy". Nissan (به انگلیسی). Retrieved 2024-11-17.
- ↑ "Residential batteries are five times more expensive than electric car batteries". RenewEconomy (به انگلیسی). 2019-06-03. Retrieved 2024-11-17.
- ↑ Jones, Evan (2024-10-16). "Energy storage for solar at record high interest and record low prices". Environment America. Retrieved 2024-11-17.
- ↑ Mikulski, Stanisław; Tomczewski, Andrzej (2021-11-04). "Use of Energy Storage to Reduce Transmission Losses in Meshed Power Distribution Networks". A1SolarEnergies. 14 (21): 7304. ISSN 1996-1073.
- ↑ "Recycling Rate Study". Battery Council International (BCI). Retrieved 7 March 2017.
- ↑ Gaines, Linda (2014). "The future of automotive lithium-ion battery recycling: Charting a sustainable course". Sustainable Materials and Technologies. 1–2 (December 2014): 2–7. Bibcode:2014SusMT...1....2G. doi:10.1016/j.susmat.2014.10.001.
- ↑ Gibbs, Nick (10 May 2016). "Nissan gives Leaf batteries a 'second life' as home energy storage units". Automotive News Europe. Crain Communications, Inc. Retrieved 13 March 2017.
- ↑ Pyper, Julia. "BMW Is Turning Used i3 Batteries Into Home Energy Storage Units". Greentech Media. وود مکنزی. Retrieved 13 March 2017.
- ↑ "Second Life Batteries for Domestic Electricity Storage - International Feasibility Study". Gateway to Research. Research Councils UK. Retrieved 13 March 2017.
- ↑ "Grid defection and why we don't want it". EnergyTransition.org (به انگلیسی). 2015-06-16. Retrieved 2024-09-26.
- ↑ Gorman, Will; Jarvis, Stephen; Callaway, Duncan (2020-03-15). "Should I Stay Or Should I Go? The importance of electricity rate design for household defection from the power grid". Applied Energy. 262. Bibcode:2020ApEn..26214494G. doi:10.1016/j.apenergy.2020.114494. ISSN 0306-2619.
{{cite journal}}: Unknown parameter|article-number=ignored (help) - ↑ Sayed, Enas Taha; Olabi, Abdul Ghani; Alami, Abdul Hai; Radwan, Ali; Mdallal, Ayman; Rezk, Ahmed; Abdelkareem, Mohammad Ali (January 2023). "Renewable Energy and Energy Storage Systems". Energies (به انگلیسی). 16 (3): 1415. doi:10.3390/en16031415. ISSN 1996-1073.
- ↑ "Is energy storage via pumped hydro systems is possible on a very small scale?". Science Daily. 2016-10-24. Archived from the original on 2019-09-06. Retrieved 2018-09-06.
- ↑ Root, Ben (December 2011 – January 2012). "Microhydro Myths & Misconceptions". Vol. 146. Home Power. Retrieved 6 September 2018.
