Przechowywanie energti - czy nauka klamie ?

Przechowywanie energti - czy nauka klamie ?

 W konwencjonalnych samochodach tradycyjnie stosowany jest rozruchowy ołowiowy akumulator kwasowy. Akumulator ołowiowy został wynaleziony przez francuskiego fizyka Gastona Planté w 1859 roku. Powinien zapewnic do 10 tysiecy uruchomien silnika samochodu w okresie do 5-6 lat. Taka ilosc uruchomien uzyskamy jesli silnik jest calkowicie sprawny a akumulator zawsze jest naladowany w 90-100%.
Akumulator samochodowy NIE jest przeznaczony do głębokiego rozładowania. Przy takich glebokich rozladowaniach i przy utrzymywaniu akumulatora w stanie czesciowego naladowania jego zywot jest zdecydiowanie krotki.
W akumulatorach do glebokiego rozladowania (na przyklad trakcyjnych ) jest stosowana tak zwana gruba pancerna płyta dodatnia pozwalajaca uzyskac wymagana żywotność
Amerykanska firma www.trojanbattery.com produkuje akumulatory ołowiowe przeznaczone do glebokiego rozladowania w szczegolnosci sugerujac ze moga byc stosowane w instalacjach z ogniwami fotovoltaicznymi.
Akumulator typu T-105RE o napieciu 6V, wadze 30 kg i pojemnosci nominalnej 225 Ah kosztuje 168 dolarow (w Polsce plus VAT) i w przeliczeniu na nominalna pojemnosc energetyczna jest istotnie drozszy niz akumulatory samochodowe.

Wziety z dokumentacji akumulatora lewy wykres pokazuje trwalosc akumulatora liczona w cyklach ladowanie - rozladowanie w funkcji glebokosci rozladowania. Poniewaz jest to hiperbola calkowita ilosc energi jak zostanie zmagazynowana podczas wszystkich cykli ladowania - rozladowania jest niezalezna do glebokosci rozladowania ! Znakomicie upraszcza to rozwazania. Przy pelnym rozladowaniu cykli jest 800 co dla akumulatorow olowiowych jest dobra wartoscia. Prawy wykres pokazuje faktyczna pojemnosc akumulatora w funkcji temperatury. W niskich temperaturach pojemnosc jest mala.
W miare uzytkowania akumulatora jego pojemnosc spada do ca 50-70% poczatkowej ale pojemnosc nowego akumulatora w wypadku powaznych producentow jest wieksza niz nominalna o ca 10%.

Tradycyjnie pojemnosc akumulatorow samochodowych okreslona jest przy 20 godzinnym rozladowaniu. Im krotszy czas rozladowania tym mniejsza jest efektywna pojemnosc akumulatora.
Przy rozladowaniu 5 godzinnym pojemnosc spada do 185 Ah a przy 2 godzinnym do zaledwie 146 Ah. Natomiast przy powolnym 100 godzinnym rozladowaniu pojemnosc wynosi 250 Ah czyli wiecej niz nominalna. Przyjmujac ze przy delikatnym rozladowaniu srednie napiecie wyniesie 6V pojemnosc to energetyczna wynosi dla tego akumulatora 1.5 kWh. Jednak przy rozladowaniu 2 godzinym wynosi ona jedynie 0.77 kWh a wiec blisko polowy pojemnosci ktora chwali sie producent co wynika takze ze zmniejszonego napiecia rozladowania przy duzym pradzie.

Przy 2 godzinnym rozladowaniu cena jest zblizona do przelomowej ceny 230 dolarow za kilowatogodzine (przy obslugiwaniu dwoch szczytow energetycznych dziennie), umozliwiajacej budowe stacji akumulatorowych do zapewnienia szczytowego poboru mocy w sieci energetycznej. Rzecz rozbija sie jednak o trwalosc zaledwie 800 cykli czyli 2 lat, dwoch miesiecu i 9 dni pracy i to przy obslugiwaniu tylko jednego szczytu dziennie. Oczywiscie pojemnosc w miare uzywania akumulatora maleje. Natomiast oczekiwana trwalosc dla ceny jednostkowej 230 dolarow wynosi conajmniej 15 lat ! Krotko mowiac - Omawiany akumulator ołowiowy jest wiec do niczego.

Znow powolam sie na profesora Bensona.
"Profesor Benson wraz z dr Charlesem Barnhartem z Uniwersytetu Stanforda wyliczyli ze zdefiniowany przez nich wspolczynnik ESOI (Energy Stored On Investment) dla elektrowni szczytowo-pompowej wynosi 210. Czyli w okresie 30 lat calej eksploatacji elektrownia przechowa 210 razy więcej energii niż wydatkowano na jej budowę i utrzymanie. Zatem budowa takiej elektrowni jest jak najbardziej uzasadniona.
Uczeni wyliczyli ESOI dla akumulatorów: kwasowo-ołowiowych, litowo-jonowych, sodowo-siarkowych, wanadowych akumulatorów przepływowych i cynkowo-bromowych. Aby akumulator wyprodukowac nalezy zuzyc energie na pozyskanie uzytych w nich metali, tworzyw sztucznych i elektrolitow.
Uczeni chcieli swoje studia porownawcze nad bilansem energetycznym uczynic jak najbardziej wiarygodnymi.

Najgorsze sa akumulatory kwasowo-ołowiowe z wynkiem ESOI=2.
ESOI dla najlepszych w tym porownaniu akumulatorow litowo-jonowych dochodzi do 10.
Wspolczynniki te bynajmniej nie wykazuja jakiegos szybkiego wzrostu historycznego. Po prostu trzeba sie powoli pogodzic z mysla ze najlepszym sposobem przechowywania energii sa tradycyjne elektrownie szczytowo – pompowe."

Przechowywanie energi z wiatrakow i ogniw slonecznych w elektrycznych akumulatorach to melodia przyszlosci.
Poki co symbolem europejskich OZE sa .... kominy. Spalanie tak zwanej biomasy (drewno, słoma oraz śmieci ) daje 65,5% "zielonej energi". Na drugim miejscu są elektrownie wodne z udzialem 16,2%. Dopiero na trzecim miejscu jest energia wiatrowa 10% a na czwartym słoneczna 5,1%.
Wiatraki i panele fotovoltaiczne są bardzo drogie w budowie ale dosc tanie w eksploatacji.
Elektrownie wodne maja bardzo pozadana zdolnosc regulacyjna i czynia mozliwym uzycie w systemie nieobliczalnej generacji energi z wiatru i slonca. A wodne elektrownie pompowo - szczytowe sa super akumulatorami energi. Wielkie projekty hydroenergetyczne sa jednak krytykowane jako ze rzekomo moga wyrzadzic wielkie szkody.