Enerji Depolama

21. yüzyıl elektrik şebekeleri için kritik olan, hızla gelişen bir teknoloji sektörüdür. Türkiye de SARA ; enerji depolamasında , enerji dönüştürücü teknolojisini uygulayan bir firmayız.

Depolama da , Altyapı maliyetlerini en aza indirirken şebeke yönetimine yardımcı olmak için enerjiyi anında emen ve enjekte eden büyük ölçekli gelişmiş akü sistemlerinde uzmanız. Büyük ölçekli piller, frekans konvektörleri ve rüzgar ve güneş enerjisi üretimindeki değişiklikleri dengeleyerek şebeke güvenilirliğini arttırır.

Pil ile depolama projelerini  geliştirme, finanse etme, mühendislik ve işletme konusunda derin deneyimimiz - temel tedarikçi ilişkilerimizle birleştiğinde - depolama çözümlerini özelleştirmemize ve düşük maliyetli proje oluşturmamıza olanak tanır.

 SARA ENERJİ  , Enerji Depolama Sistemleri (EDS™)

 En son teknoloji üzerine inşa edilen  Enerji Depolama Sistemleri (EDS™) , çıkış gücü ve enerji açısından modüler bir yapıda çözüm sunarız. Çeşitli çalışma modları ve herhangi bir voltaj seviyesine bağlanma esnekliği, EDS™ ; üretimden başlayarak tüm elektrik sistemi için tercih edilen bir çözüm sunmaktadır. Özellikle yenilenebilir enerji entegrasyonu ve İletim ve Dağıtımdan , orta çaplı ve mikro şebekelere kadar kullanılabilir. Yerleşik esnek tasarım, birkaç yüz kWh'den birkaç yüz MWh'ye kadar özelleştirilmiş bir çözüm sağlamamızın yanın da uygun şartlar da  ölçeklenebilir imkanda sağlar. EDS™ de : frekans ve voltaj regülatörü , peak shaving and intermittent  güç modları dahil olmak üzere kesintisiz güç desteği sağlar.

 

Sara , EDS™ , sistemleri ile anahtar çözümler sağlıyoruz.

Akıllı Şebekeler için Enerji Depolama Sistemleri

Küresel ısınma gibi çevresel kaygılar dünya çapında sorunlar haline geldi. Bu nedenle, güneş ve rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji türlerini kullanan dağıtılmış güç kaynakları ve her türlü güç kaynağını etkin bir şekilde kullanan Akıllı Şebekeler, oldukça umut verici teknolojiler olarak kabul edilmektedir.

Güç şebekeleri, arz ve talebi optimum şekilde dengeleyerek istikrarlı güç kaynağı sağlar. Ancak, verimi istikrarsız olan güneş enerjisi ve diğer yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı artmaya devam ettikçe, tüm şebekeye güç temini istikrarsız hale gelebilir. Bu, çeşitli zorlukları beraberinde getirir.

Bu tür zorlukların üstesinden gelmek için, "elektrik gücünü depolayan" teknolojiye ihtiyacımız var. Elektrik enerjisini enerji depolama sistemlerinde depolayarak, elektrik yükü eşitlenir ve enerjinin verimli kullanımını teşvik eder. Enerji depolama sistemleri, acil bir durumda yedek güç kaynakları olarak da kullanılabilir.

 Enerji depolama sistemleri çok yönlüdür ve bu, çeşitli kullanıcıların ihtiyaçlarını karşılayabilen ve çeşitli alanlarda kullanılabilen bir teknolojidir. Bunlar arasında yenilenebilir enerji kullanan elektrik jeneratörleri, enerji iletim ve dağıtım ekipmanları gibi şebeke ekipmanlarının yanı sıra ticari tesisler, fabrikalar ve evler gibi kullanıcıların taleplerini karşılayan enerji depolama sistemleri inşa ediyoruz.

 

  

Enerjiyi genel olarak ısı ve elektrik olarak elde etmekte ve kullanmaktayız. Şekli ne olursa olsun ilk günden bugüne insan için enerji başlıkları dört ana konuda toplanmıştır; Bunlar Enerjiyi;

• Üretmek
• İletmek
• Dağıtmak
• Depolamak

 

şeklinde sıralanabilir. İlk üç madde enerjiyi üretmek ve son kullanıcıya ulaştırmak için gerekli adımları kapsamaktadır. Son madde olarak depolama ise her üç başlıkta bize sürdürülebilir ve verimli kullanıma imkânı sağlamaktadır.

  

 

Enerji  Depolama Sistemleri

Elektrik depolama sistemleri, kullandıkları depolama teknolojilerine göre kimyasal/elektromekanik, mekanik, elektromanyetik ya da termik düzenekler olarak sınıflandırılabilirler.

 1. Kimyasal ve Elektromekanik Elektrik Depolama Sistemleri (Chemical and Electromechanical Electric Storage)

1.1. Bataryalar

1.1.1 Kurşun Asit Bataryalar

1.1.2 Nikel Kadmiyum Bataryalar (NiCd)

1.1.3 Nikel Metal Hibrit Bataryalar (NiMH)

1.1.4 Lityum İyon Bataryalar (Li-ion)

1.1.5 Akışkan Bataryalar 

1.1.6 Sodyum Sülfür Bataryalar (NaS)

1.1.7 Sodyum Nikel Kolorid Bataryalar (NaNiCl2)

1.1.8 Elektrikli Çift Katmanlı (Double Layer EDLC) Ultra Kapasitörler

 

2. Elektromanyetik Depolama Sistemleri Manyetik Süper İletkenler

 

Mekanik, elektrokimyasal ve elektriksel teknikler elektrik depolama için kullanılmaktadır. Isıl yöntemler çoğunlukla ısı enerjisi depolama için kullanılırken  tuz uygulamalarında  olduğu gibi dolaylı olarak elektrik depolama için de kullanılabilmektedir. Termokimyasal ve kimyasal tekniklerde doğrudan bir depolama yoktur. Ancak depolanmış hidrojenden yakıt pilleri aracılığıyla enerji üretimi(dönüşümü) sağlayabilmektedir. Kullanımdaki tüm enerji depolama sistemleri Yukarıdaki tabloda  özetlenmiştir. Termokimyasal ve Kimyasal yöntemler enerji dönüşümü amaçlı oldukları için bu yazının kapsamında değildir. Dönüşüm sistemleri dışında elektrik enerjisini depolamada aşağıdaki teknikler kullanılmaktadır.

 

Rüzgar enerjisi, dalga gücü ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları devreye alındıkça ve giderek artan bir oranda şebekeye bağlandıkça, enerji depolama sistemleri (EDS) önem kazanmaktadır. Şebekenin bu tür güç üretim sistemlerinin istikrarsızlığı ve öngörülemezliğiyle başa çıkmasına yardımcı olmak ve bunları eşit derecede değişken tüketici talebiyle eşleştirmek için Enerji Depolama Sistemlerine ihtiyaç vardır. 

Türkiye de , 2021 yılı itibarı ile yenilenebilir enerjiler şu anda ülke elektriğinin % 25-%30 üretiyor ve bu 2025'e kadar% 30'u aşması muhtemeldir. Mevcut kurulu kapasite, ülkenin daha çevre dostu enerji üretim biçimlerine güvendiğini gösteren 45,3 teravatsaat civarındadır.

Batarya tabanlı sistemler, EDS ‘ler olarak kullanım için hızla pazar payı kazanmakta ve tasarımlarındaki gelişmeler nedeniyle kabul görmektedir. Diğer enerji depolama yaklaşımları, basınçlı hava, pompalı hidro ve volan dahil olmak üzere bir dizi ortam kullanabilir. Düzgün paketlenmiş, pil tabanlı sistemler taşınabilirlik ve boyut açısından avantajlar sunar. Pil tasarımı ve yapımındaki gelişmeler, üreticilerin verimliliği ve kullanım ömrünü artırmasına ve bu sistemlerin güvenliğini artırmasına yardımcı olmuştur. 

Pillerin konfigürasyonu ve sistemin kurulumu, şebeke kalitesine çeşitli faydalar sağlayabilir. Bazı yapılandırmalar, şebeke frekansı kararlılığını ve güç kalitesini korumak için hızlı yanıt veren kısa vadeli deşarj için kullanışlıdır, diğerleri ise yük dengeleme ve en yüksek seviyede pik değerleri için daha uzun süreli bir çıktı ve hatta bir mikro şebekede yedek güç sağlayabilir. 

Frekans düzenlemesi – Elektrik çıkışlarının frekansın  dar bir aralıkta tutmaları gerektiği için , bu bir Güç Dönüştürme Sistemi (PCS) / EDS  için yaygın bir uygulamadır. Yüksek talep, özellikle düşük kapasiteli sistemlerde frekansta hafif bir düşüşe neden olabilir. Bir EDS , bir saniye içinde PCS'den yüksek enerjili bir deşarj ile pik yüklemeyi telafi edebilir.

Rampa oranı kontrolü / kapasite sıkılaştırma - Bu, özellikle rüzgar ve güneş çiftlikleri gibi yenilenebilir enerji kaynakları için önemlidir. Bu uygulamalarda, depolama elemanı, rüzgar enerjisindeki büyük bir düşüş nedeniyle çıktı düştüğünde veya bulutlar bir güneş çiftliği üzerinde hareket ettiğinde ortaya çıkan boşlukları doldurabilir.

VAR desteği - Reaktif yükleme, iletim ve dağıtım hatlarının verimliliğini azaltır, ancak uygun şekilde tasarlanmış bir BESS, ayarlanabilir bir gerçek veya reaktif güç aralığı sağlayarak telafi edebilir. Bu, güç hatlarının ve dağıtım ekipmanının daha verimli kullanılmasını sağlar.

Eğirme rezervinin değiştirilmesi - Yedek kapasite, müşteriler için güç azaltımı gerektirebilecek jeneratör arızası veya beklenmedik aktarım kaybı sırasında çıktının korunmasına yardımcı olur. Jeneratör kapasitesinin çevrim içi tutulması ancak boşa alınması yakıt israfına ve istenmeyen hava emisyonlarına neden olur. Bir EDS , geleneksel eğirme rezervi üretiminin yerini alabilir ve verimliliği artırabilir.

Black start  - Bu özellik, elektrik santralinin elektrik kesintisi, şebeke bağlantısı kaybı ve / veya üretim kapasitesi kaybından sonra kendini yeniden başlatmasına izin verir. Bir EDS, yeniden başlatma için gereken santral gücü dengesini sağlayabilir.

Arbitraj / zaman kaydırma - Bu, daha sonra daha yüksek fiyatlarla satış için düşük maliyetli gücün depolanmasıdır. Genellikle bu, talebin düşük olduğu saatlerde gerçekleşir.

İletim ve dağıtım yükseltmesinin ertelenmesi – İletim altyapısına yapılan eklemeleri erteleyebilmek, güç kullanımında düzensiz de olsa önemli bir büyüme ülkemiz için cazip bir çözümdür.  Genel olarak talep, artan sıklıkta meydana gelen daha yüksek tepe yüklerle karakterize edilir. Sonunda, mevcut iletim ve dağıtım altyapısı, bir enerji santrali ile müşteriler arasındaki zayıf bağlantı haline gelir. Şebeke ölçeğinde bir EDS, güç akışını dengelemek ve maliyetli bir yükseltmeyi geciktirmek için yükün yakınına yerleştirilebilir.

Akü Enerjisi Depolama Sistemi

Bir pil enerji depolama sistemi iki ana bölümden oluşur - pilleri şebekeye bağlamak için kullanılan bir pil grubu ve bir güç dönüştürme sistemi (GDS). Piller, mevcut kimyasallardan herhangi biri olabilir ve lityum iyon,  ölçekli kurulumlarda popüler bir seçimdir. 

Bireysel akü hücreleri, en yüksek verimlilik ve gerekli depolama kapasitesi için gerekli terminal voltajını elde etmek için seri / paralel düzenlemede bağlanır. Pil bankasının ayrılmaz bir parçası, pil durumunu, şarj oranını ve diğer değişkenleri izleyen (EYS) , GDS veya Enerji Yönetim Sistemine (EYS) 'geri bildirimde bulunacak' ve batarya ile ilgili bir anormallik meydana geldiğinde harekete geçmesine izin verecektir.Çift yönlü GDS, pillerin şarj edilmesi ve deşarj edilmesinden, doğru akımının (DC) şebeke tarafından kullanılan alternatif akıma (AC) dönüştürülmesinden ve AC'nin senkronize edilmesinden sorumlu olduğu için EDS'in kritik bir parçasıdır. şebeke frekansı ile. 

GDS, milisaniyeler içinde her iki yönde de yüksek hızlı anahtarlama ve tam güç dağıtımı yapabilen yüksek güçlü IGBT'ler kullanır. DC'den AC'ye çevirme için, bu darbe genişliği modülasyonlu (PWM) anahtarlama teknolojisi, AC güç şebekesinin frekansı ve sıfır geçişleri ile otomatik senkronizasyonu içerir. Sistem, güç kaybı durumlarında otomatik sıralı kapatma ve bağlantı kesme sağlayabilir veya ada modunda çalışacak şekilde yapılandırılabilir ve yalıtılmış bir mikro şebeke için yedek güç sağlar. 

GDS'deki diğer unsurlar, çalışma koşullarını izleyen, güç kalitesini tespit eden ve termal veya elektriksel aşırı yük durumlarında koruma sağlayan cihazları içerir.

Yenilenebilir enerji altyapısının genellikle bulunduğu tipik sert veya zorlu çalışma ortamları nedeniyle, EDS'in fiziksel tasarımının dikkate alınması önemlidir. Hava şartlarına maruz kaldığında uzun süre güvenilir şekilde çalışabilme yeteneği çok önemlidir. İnvertörleri, pilleri ve yardımcı bileşenleri korumak için iyi bir termal yönetim de hayati önem taşır. Şebeke bağlantılı inverterlerdeki soğutma sistemlerinin tasarımı, geleneksel olarak hava veya sıvı su-glikol soğutmaya dayanmaktadır. Düşük ısı değişim verimliliğine sahip olan ve önemli miktarda enerji tüketen hava soğutması için de ideal değildir. Soğutulmuş su-glikol, hem alan hem de güç kullanan sistemden önemli miktarda sıvının pompalanmasını gerektirir; aynı zamanda korozyon ve diğer bakım sorunları ile ilgili endişeleri de artırabilir. 

Alternatif bir seçenek, kapalı döngü buharlaştırmalı soğutmadır. Bu sistemde, R134a gibi bir soğutucu, GDS'nin içindeki termal olarak kritik bileşenlerden yüksek basınçta olaştırılır. Bileşenlerden gelen ısı soğutucuya aktarılırken kısmen buharlaşır ve ortaya çıkan buhar bir kondansatöre gönderilir. Buhar daha sonra sıvı bir forma yoğunlaşır ve bileşenlerin içinden tekrar pompalandığı tutma rezervuarına geri döner. İki fazlı bir sistemde buharlaşma ısısından yararlanmanın çok verimli olduğu, su / glikol sistemindekinden çok daha düşük sıvı akışı ve dolayısıyla daha küçük, daha düşük güç pompaları gerektirdiği kanıtlanmıştır. 

Pilleri basitçe şarj edip boşaltmaya ek olarak, birçok sistem önemli bir ekstra fayda sağlar - hem gerçek hem de reaktif güç sağlama yeteneği. Bu yetenek, EDS'e şebekeyi gerçekten destekleme ve şebeke hatalarını tolere etme yeteneği sağlar. GDS'deki bellenim ve programlanabilirlik, kontrol esnekliği ve bağımsız çalışma sağlayabilir. GDS, gerçek ve reaktif güç yönetimi için algoritmalar içeriyorsa, birçok maliyet, teknik ve lojistik fayda getiren kamu hizmeti şirketi tarafından harici saha yönetiminin sorumluluğunu ortadan kaldırabilir veya azaltabilir. 

 

 

Enerji depolama ile, bir yandan enerjinin kullanıldığı alanlarda oluşan atık enerjiyi depolama, diğer yandan, yalnız belirli zamanlarda enerji verebilen yenilenebilir enerji kaynaklarının enerjisini depolayarak, enerji temin zamanı ile talebi arasında doğabilecek farkı gidermeye amaçlamaktadır