如何在電池中儲(chǔ)存可再生能源
經(jīng)濟(jì)學(xué)家預(yù)測(cè)使用電池的微電網(wǎng)技術(shù)將快速增長(zhǎng)。具有環(huán)保意識(shí)的德國,日本和其他國家多年來一直使用太陽能電池板來降低能源成本。在非洲部分地區(qū),交流電網(wǎng)發(fā)展不足以支持所有家庭活動(dòng),因此必須使用備用電池的太陽能電池板。個(gè)人能源生產(chǎn)正在轉(zhuǎn)移到美國Sunbelt;更便宜的太陽能電池板和更耐用的電池成為關(guān)注重點(diǎn)。當(dāng)自由能量在夜間或風(fēng)停止時(shí)停止時(shí),電池在峰值生產(chǎn)期間存儲(chǔ)能量,當(dāng)輸出過度供應(yīng)以彌補(bǔ)間隙時(shí)。當(dāng)AC電網(wǎng)受到應(yīng)力到斷點(diǎn)時(shí),電池將緩和峰值消耗。
可再生能源具有經(jīng)濟(jì)意義,但價(jià)格昂貴。大多數(shù)西方都有來自交流電網(wǎng)的廉價(jià)可靠電力,加拿大部分地區(qū)的每千瓦時(shí)成本低至0.06美元,許多城市為0.15美元,歐洲一些國家高達(dá)0.40美元。太陽能電池板產(chǎn)生的電力約為每千瓦時(shí)0.20美元。當(dāng)包括周邊費(fèi)用時(shí),世界上大部分地區(qū)的太陽能發(fā)電比從公用事業(yè)公司購買電力更昂貴,而作為一個(gè)粗略的指導(dǎo)方針,儲(chǔ)存的能源使價(jià)格翻倍。盡管成本明顯較高,但將太陽能電池板放在房屋上變得普遍。硬件價(jià)格正在下降,安裝也在下降。最常見的光伏(PV)太陽能電池是晶體硅類型,效率約為20%。相比之下,便攜式柔性面板的效率僅為10%左右。使用實(shí)心面板產(chǎn)生1瓦電力的硬件成本為2.00-2.50美元,成本趨勢(shì)較低。
在電力價(jià)格昂貴的太陽能發(fā)電國家,太陽能電池板的能源正被反饋到交流電網(wǎng)。這導(dǎo)致電表向后旋轉(zhuǎn),抵消先前消耗的能量,但是它也可能引起問題。產(chǎn)生的電量不能超過消耗量。向電網(wǎng)傾倒比消耗更多的能量會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定,導(dǎo)致電壓波動(dòng),使電路過載并導(dǎo)致電壓降低??稍偕茉从泻靡灿袎?。一方面,政府發(fā)放補(bǔ)貼以安裝可再生能源系統(tǒng),另一方面,公用事業(yè)通過減少激勵(lì)和增加費(fèi)用,拼命阻止家庭發(fā)電的轉(zhuǎn)移。這種情況是可以理解的,因?yàn)楣檬聵I(yè)公司有責(zé)任隨時(shí)提供穩(wěn)定的能源,而獨(dú)立的生產(chǎn)商無法減少因高峰需求而老化的電網(wǎng)引起的未決故障。不管是對(duì)還是錯(cuò),可再生資源生產(chǎn)清潔能源永遠(yuǎn)不應(yīng)該被削減。
存儲(chǔ)電能并不新鮮。大型水力發(fā)電站最有效的存儲(chǔ)介質(zhì)之一是在低電力需求期間將水泵回到水庫,并在高峰時(shí)段使其可用。效率系數(shù)為70-85%,泵送水電比調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)更容易管理,以滿足波動(dòng)的電力需求。飛輪也可用作儲(chǔ)能器。當(dāng)多余的能量可用于填補(bǔ)短暫的能量缺乏并穩(wěn)定電網(wǎng)時(shí),大型電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一噸的飛輪。將壓縮空氣泵入大型地下空腔是另一種儲(chǔ)存能量的方法,但對(duì)于中小型安裝,電池效果最佳。蓄電池主要是鉛酸,但是用戶抱怨蓄電池壽命短。這是由于電池過度循環(huán)引起的,因?yàn)殡姵卦诎滋斐潆姴⒃谝归g放電。鉛酸的循環(huán)次數(shù)有限,并且在未定期充滿電時(shí)會(huì)發(fā)生硫酸化。完全飽和的充電需要16個(gè)小時(shí),沒有太陽能系統(tǒng)可以提供這么長(zhǎng)時(shí)間的能量。此外,電力消耗趨于隨著時(shí)間而增加,而太陽能電池板由于污垢堆積和老化而降低其輸出。這通常會(huì)使鉛酸充電不足。
鋰離子可以解決這個(gè)問題。鋰離子比鉛酸更耐循環(huán),不需要充滿電;事實(shí)上,部分充電更好,因?yàn)樗梢跃徑鈮毫?。但就購買系統(tǒng)而言,鋰離子電池的成本是鉛酸的兩倍或三倍。最后,還有個(gè)問題要注意,經(jīng)常被我們忽視的隱藏成本是電池壽命。太陽能電池板的壽命為25年,電池通常保證10年。以5%的成本和20年的攤還費(fèi)用,25,000美元的系統(tǒng)每年可能會(huì)花費(fèi)2,500美元。節(jié)能應(yīng)該大于此,否則可能會(huì)誤解練習(xí)。通過減少個(gè)人運(yùn)輸或縮小這種運(yùn)輸?shù)某叽绾凸β剩梢詫?shí)現(xiàn)更大的節(jié)能效果。